(57)【要約】【課題】スイッチング素子の保護および熱量の確保を図るとともに、装置の体格を抑えることができる熱供給装置を提供する。【解決手段】熱供給装置は、走行用のモータ１０２の作動を制御するインバータ２１と、インバータ２１による電力変換を調整し、スイッチング作動に応じて発熱量が変化するパワー素子２１０と、通電量に応じて発熱量が変化する電気作動式のヒータ４０と、パワー素子２１０およびヒータ４０を有し、流通する熱輸送媒体を通じてエンジン１１等の熱利用機器と連通するように設けられた熱交換器１４０と、を備える。パワー素子２１０とヒータ４０の両方は、熱交換器１４０の発熱体として熱交換器１４０の筐体１４１の内部に配置されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行用のモータ（１０２）の作動を制御するインバータ（２１）と、
前記インバータによる電力変換を調整するスイッチング素子であって、スイッチング作動に応じて発熱量が変化するスイッチング素子（２１０）と、
通電量に応じて発熱量が変化する電気作動式のヒータ（４０）と、
前記スイッチング素子および前記ヒータを有し、流通する熱輸送媒体を通じて熱利用機器と連通するように設けられる熱交換器（１４０）と、
を備え、
前記スイッチング素子と前記ヒータの両方は、前記熱交換器の発熱体として前記熱交換器を形成する筐体（１４１）の内部に配置されることを特徴とする熱供給装置。
【請求項２】
前記スイッチング素子は、前記筐体の内部において前記ヒータよりも前記熱輸送媒体の上流側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の熱供給装置。
【請求項３】
前記スイッチング素子の作動および前記ヒータへの通電量のそれぞれを制御する制御手段を一体にした制御装置（１２０）を備え、前記制御装置は前記筐体に隣接することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱供給装置。
【請求項４】
前記スイッチング素子および前記ヒータのそれぞれは、両面側において熱輸送媒体と熱交換することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の熱供給装置。
【請求項５】
前記ヒータはＰＴＣヒータであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の熱供給装置。
【請求項６】
前記熱輸送媒体は液体であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の熱供給装置。
【請求項７】
前記スイッチングの作動を制御する制御装置（１２０）を備え、
前記制御装置は、前記熱利用機器に対する暖機の要求を受けると、前記スイッチング素子を、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または当該過渡状態の時間を通常の動作状態に比べて多くすることにより、スイッチング素子からの発熱を増大させる発熱増大作動を実施することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の熱供給装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記スイッチング素子に、駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて増加させる制御信号を入力することによって、前記発熱増大作動を実施することを特徴とする請求項７に記載の熱供給装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記熱利用機器に対する暖機の要求を受けると、前記スイッチング素子の温度が予め定められた温度よりも高いときは前記発熱増大作動を実行しないで前記ヒータに対して通電し、前記スイッチング素子の温度が予め定められた温度よりも高くないときは前記発熱増大作動を実行することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の熱供給装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記スイッチング素子から得られる発熱量が前記熱利用機器の暖機に要求される要求発熱量よりも大きくないときは、前記スイッチング素子を前記発熱増大作動させるとともに、前記ヒータに対して通電を実行することを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれか一項に記載の熱供給装置。
【請求項１１】
前記車両の減速時に前記モータを発電機として作用させて、減速エネルギーの一部が回生エネルギーとして充電される電池（１０１）を備え、
前記制御装置は、
前記減速時に回生できる減速エネルギーが前記電池に充電される前記回生エネルギーよりも大きいときは、前記減速エネルギーを使用して前記スイッチング素子を前記発熱増大作動させ、
前記減速エネルギーの残余量に応じて、前記ヒータへの通電量を制御することを特徴とする請求項７〜請求項１０のいずれか一項に記載の熱供給装置。
【請求項１２】
前記制御装置は、前記熱利用機器に対する暖機の要求を受けると、前記スイッチング素子を、電流値および電圧値の少なくとも一方を前記通常の動作状態に比べて大きくする作動に制御することを特徴とする請求項１または請求項７に記載の熱供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される機器を暖機するための熱供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両における暖機のための熱供給装置として、例えば特許文献１に記載のシステムが知られている。この従来の熱供給装置は、車両用の燃料電池の始動冷機時における発電効率を向上するために、ヒータに通電して発生する熱を用いて燃料電池を暖機するものである。
【０００３】
特許文献１に係る従来技術では、燃料電池の内部を流通する冷却水が循環する循環回路を備え、燃料電池の温度が２０℃よりも低いときに燃料電池を断続運転して発電し、発電した電力により電気ヒータを発熱させて冷却水を加熱して燃料電池を昇温させる。この従来技術は、暖機のための熱を暖機専用の電気ヒータによってのみ供給するものであり、車両のエネルギー効率の面で好ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２６５７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、出願人は、特許文献１の従来技術における課題を解決する発明として、車両の駆動用機器や車室内の空気調和のための空調用機器に対する暖機の要求を受けると、電子部品の出力を調整するためのスイッチング素子を通常の動作状態に比べて発熱量が増加するように作動させる制御を行い、この作動によりスイッチング素子から意図的に発生させた熱を暖機用の熱源として用いる技術を出願した。
【０００６】
しかしながら、出願人が出願した上記非公知の技術においては、スイッチング素子の上記作動によって大きな熱量を得ようとした場合には、スイッチング素子が過度に発熱し、劣化が進行して寿命を縮めてしまうことがある。また、スイッチング素子が劣化すると、車両の電子制御系統に影響があり、自動車の各種性能を確保できないこともある。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、その目的は、スイッチング素子の保護および熱量の確保を図るとともに、装置の体格を抑えることができる熱供給装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲および下記各手段に記載の括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す。
【０００９】
請求項１に記載の熱供給装置に係る発明は、車両の走行用のモータ（１０２）の作動を制御するインバータ（２１）と、インバータによる電力変換を調整するスイッチング素子であって、スイッチング作動に応じて発熱量が変化するスイッチング素子（２１０）と、通電量に応じて発熱量が変化する電気作動式のヒータ（４０）と、スイッチング素子およびヒータを有し、流通する熱輸送媒体を通じて熱利用機器と連通するように設けられる熱交換器（１４０）と、を備え、スイッチング素子とヒータの両方は、熱交換器の発熱体として熱交換器を形成する筐体（１４１）の内部に配置されることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、暖機時等に熱の供給を必要とする熱利用機器に対し、スイッチング素子およびヒータが配された熱交換器から、両方の発熱体から得られる発熱量を必要に応じて熱輸送媒体を通じて搬送することができる。これにより、熱利用機器が必要とする要求発熱量を充足する熱量供給が確保し易くなる。また、スイッチング素子からの発熱量では不足の場合やスイッチング素子の負荷が大きくなる場合にはヒータの熱量で補足することができる。またスイッチング素子およびヒータを筐体内に配置して一体化するため、別体にする場合よりも小型化、コストの低減が図れる。したがって、スイッチング素子の保護および熱量の確保を図り、体格を抑えた熱供給装置が得られる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、スイッチング素子は、筐体の内部においてヒータよりも熱輸送媒体の上流側に配置されていることを特徴とする。この発明によれば、ヒータを下流側に配することにより、ヒータからの熱によってスイッチング素子が劣化することを回避することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、スイッチング素子の作動およびヒータへの通電量のそれぞれを制御する制御手段を一体にした制御装置（１２０）を備え、制御装置は筐体に隣接することを特徴とする。この発明によれば、スイッチング素子とヒータの両方が単一の筐体内に配置される構成に加え、さらに両発熱体の作動を制御する制御装置が筐体に隣接して配置される構成により、熱供給装置の熱交換器および発熱体の制御手段が一体化されて、車両搭載性に優れた熱供給装置を提供することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、スイッチング素子およびヒータのそれぞれは、両面側において熱輸送媒体と熱交換することを特徴とする。この発明によれば、スイッチング素子およびヒータの熱交換面積の拡大が図れるため、熱輸送媒体への熱の供給効率を向上することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、ヒータはＰＴＣヒータであることを特徴とする。この発明によれば、ＰＴＣヒータはキューリー温度をヒータとして利用した自己温度制御性を有するため、経時変化が小さく安定な発熱体としての熱源を提供することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の発明において、熱輸送媒体は液体であることを特徴とする。この発明によれば、スイッチング素子およびヒータの熱を効率的に熱利用機器に与えることができ、気体の場合に比べ熱回収の効率が向上する。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の発明において、スイッチングの作動を制御する制御装置（１２０）を備え、当該制御装置は、熱利用機器に対する暖機の要求を受けると、スイッチング素子を、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または当該過渡状態の時間を通常の動作状態に比べて多くすることにより、スイッチング素子からの発熱を増大させる発熱増大作動を実施することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、スイッチング素子を、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または過渡状態の時間を通常の動作状態に比べて多くなるように作動させることにより、スイッチング素子はスイッチング損失、導通損失等が通常状態よりも増大して発熱するようになる。したがって、既設の部品であるスイッチング素子をこのような動作状態に意図的に制御することによって発熱を促して有効活用することができる。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、制御装置は、スイッチング素子に、駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて増加させる制御信号を入力することによって、発熱増大作動を実施することを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、スイッチング素子に、駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて増加させる制御信号を入力することにより、スイッチング素子はスイッチング損失、導通損失等が通常状態よりも増大し、発熱するようになる。したがって、既設の部品であるスイッチング素子への入力信号をこのように意図的に制御することによって発熱を促して有効活用することができる。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、請求項７または請求項８に記載の発明において、制御装置は、熱利用機器に対する暖機の要求を受けると、スイッチング素子の温度が予め定められた温度よりも高いときは発熱増大作動を実行しないでヒータに対して通電し、スイッチング素子の温度が予め定められた温度よりも高くないときは発熱増大作動を実行することを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、スイッチング素子の温度が高いときはヒータへの通電によって発熱量を確保し、スイッチング素子の温度が高くないときはスイッチング素子を発熱増大作動させることにより発熱量を得ようとすることができる。これにより、スイッチング素子の温度に応じた負荷の大きさを考慮した当該発熱増大作動を実施できるので、スイッチング素子の劣化を抑制できる暖機運転の実施が可能になる。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、請求項７〜請求項９のいずれか一項に記載の発明において、制御装置は、スイッチング素子から得られる発熱量が熱利用機器の暖機に要求される要求発熱量よりも大きくないときは、スイッチング素子を発熱増大作動させるとともに、ヒータに対して通電を実行することを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、スイッチング素子から得られる発熱量が十分でないときには、ヒータへの通電を行い、要求発熱量の不足分を補充することができる。したがって、スイッチング素子からの発熱を主体とした熱量供給制御において、ヒータの発熱を有効かつ効果的に用いることができる。
【００２４】
請求項１１に記載の発明は、請求項７〜請求項１０のいずれか一項に記載の発明において、車両の減速時にモータを発電機として作用させて、減速エネルギーの一部が回生エネルギーとして充電される電池（１０１）を備え、
制御装置は、
減速時に回生できる減速エネルギーが電池に充電される回生エネルギーよりも大きいときは、減速エネルギーを使用してスイッチング素子を前記発熱増大作動させ、
減速エネルギーの残余量に応じて、ヒータへの通電量を制御することを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、減速エネルギーの大きさに応じて、当該発熱増大作動による熱回収およびヒータ加熱による熱回収を行うことにより、十分な減速エネルギーが得られる場合には、従来では外部に捨てられていたエネルギーを暖機用の熱エネルギーとして効率的に回収することができる。したがって、コスト面および低燃費性に優れた熱供給装置を提供できる。
【００２６】
請求項１２に記載の発明は、請求項１または請求項７に記載の発明において、制御装置は、熱利用機器に対する暖機の要求を受けると、スイッチング素子を、電流値および電圧値の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて大きくする作動に制御することを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、スイッチング素子を、電流値および電圧値の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて大きくなるように作動させることにより、スイッチング素子はスイッチング損失、導通損失等が通常状態よりも増大して発熱するようになる。したがって、熱交換にヒータとともに配置した既設のスイッチング素子をこのような動作状態に意図的に制御することによって発熱を促して有効活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の熱供給装置を備える第１実施形態の熱輸送システムを模式的に示す構成図である。
【図２】第１実施形態の熱輸送システムの制御に関する構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の熱供給装置に含まれる熱交換器の第１例を模式的に示す断面図である。
【図４】熱交換器の第２例を模式的に示す断面図である。
【図５】熱交換器の第３例を模式的に示す断面図である。
【図６】熱交換器の第４例について、（ａ）は熱輸送媒体の流れ方向にみた断面図であり、（ｂ）は熱輸送媒体の流れ方向に直交する方向にみた断面図である。
【図７】通常の動作状態におけるパワー素子の作動を説明する図であり、（ａ）は入力される制御信号を示し、（ｂ）は電流および電圧の波形を示している。
【図８】暖機時におけるパワー素子の作動を説明する図であり、（ａ）は入力される制御信号の第１例を示し、（ｂ）は電流および電圧の波形を示している。
【図９】暖機時においてパワー素子に入力される制御信号の第２例を示している。
【図１０】暖機時においてパワー素子に入力される制御信号の第３例を示している。
【図１１】熱供給装置における暖機要求時の制御流れを示すフローチャートである。
【図１２】暖機要求時の制御において、パワー素子温度と各処理との関係を示した説明図である。
【図１３】パワー素子の発熱増大作動制御の流れを示すフローチャートである。
【図１４】第２実施形態の熱輸送システムを模式的に示す構成図である。
【図１５】第３実施形態の熱輸送システムを模式的に示す構成図である。
【図１６】第４実施形態の熱輸送システムを模式的に示す構成図である。
【図１７】第５実施形態の熱輸送システムを模式的に示す構成図である。
【図１８】第６実施形態の熱輸送システムを模式的に示す構成図である。
【図１９】第７実施形態の熱輸送システムを模式的に示す構成図である。
【図２０】第８実施形態の熱輸送システムを模式的に示す構成図である。
【図２１】第９実施形態の熱輸送システムを模式的に示す構成図である。
【図２２】第１０実施形態の熱輸送システムを模式的に示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００３０】
（第１実施形態）
本発明の一実施形態である熱供給装置およびこれを備える熱輸送システムについて図１〜図１３を用いて説明する。第１実施形態の熱供給装置および熱輸送システムは、電池に充電された電力によって駆動されるモータと内燃機関とを組み合わせて走行駆動源とするハイブリッド自動車、電池に充電された電力によって駆動されるモータを走行駆動源として推進する電気自動車、燃料電池と二次電池のハイブリッドシステムである燃料電池自動車等に用いられる。
【００３１】
第１実施形態の熱供給装置は、走行用のモータ１０２の作動を制御するインバータ２１と、インバータ２１による電力変換を調整し、スイッチング作動に応じて発熱量が変化するパワー素子２１０と、通電する電流量（以下、通電量ともいう）に応じて発熱量が変化する電気作動式のヒータ４０と、パワー素子２１０およびヒータ４０を有し、流通する熱輸送媒体を通じてエンジン１１、モータ１０２、ヒータコア１３、電池スタック１０１等の熱利用機器と連通するように設けられた熱交換器１４０と、パワー素子２１０およびヒータ４０のそれぞれの作動を制御する制御手段と、を備える。
【００３２】
熱輸送システムでは、所定条件が成立する暖機要求時にパワー素子２１０を発熱増大作動（例えば、通常の動作状態に比べて効率を低下させる作動させて発熱量を増大させる作動）させることにより、通常作動時よりも発熱量を増大させる。このときの発熱は、熱交換器１４０でパワー素子２１０から熱輸送媒体に移動し、熱輸送媒体によって暖機の要求があった熱利用機器に対して提供される。以下、熱輸送システムの構成について説明する。
【００３３】
図１は、本実施形態の熱供給装置を備える熱輸送システムを模式的に示す構成図である。図２は、熱輸送システムの制御に関する構成を示すブロック図である。図１に示すように、熱輸送システムは、エンジン１１を流れる通路を含む第１冷却水回路１０と、インバータ２１やＤＣ／ＤＣコンバータ１１０を流れる通路を含む第２冷却水回路２０とを含み、これらの回路に関係する各機器はその作動が制御されて、車両で発生する熱の移動が制御される。第２冷却水回路２０のインバータ２１はＤＣ／ＤＣコンバータ１１０と一体となった状態で配置されている。
【００３４】
第１冷却水回路１０は、内燃系のエンジン１１によって駆動される自動車に搭載される冷却システムの一例であり、本実施形態の熱輸送媒体でありエンジン１１を冷却する冷却水（例えば、エチレングリコールを含有する液体である冷却水）が流通する回路である。第１冷却水回路１０は、冷却水が流れる冷却水通路と空気が通過する空気通路とを有するラジエータ１５と、エンジン１１に接続されるヒータコア１３と、を備えている。
【００３５】
エンジン１１は、水冷式の内燃機関であり、ポンプ１２によってエンジン１１内部のウォータジャケットへ送られる冷却水によって冷却される。第１冷却水回路１０は、エンジン１１のウォータジャケットを流れる高温の冷却水が循環する回路である。第１冷却水回路１０の冷却水通路は、ラジエータ１５とエンジン１１を接続し、エンジン１１内部のウォータジャケットに接続されるラジエータ側通路と、ヒータコア１３とエンジン１１を接続するヒータ側通路と、を備えている。ラジエータ１５は、高温の冷却水を冷却する熱交換器であり、ポンプ１２によってラジエータ側通路を流れる冷却水を外気との熱交換により冷却する。
【００３６】
ラジエータ側通路には、エンジン１１を流出した冷却水がラジエータ１５を迂回してエンジン１１に戻ってくるバイパス通路１７が接続されている。バイパス通路１７とラジエータ側通路の接続部には、サーモスタット１６が設けられている。特に、暖機運転を実施するときには、ラジエータ１５での放熱を抑えるため、バイパス通路１７側の冷却水量を増加して暖機が促進されることになる。つまり、ラジエータ１５による冷却水の過冷却が防止されることになる。例えば、ラジエータ側通路を構成する配管は、他の通路を構成する配管よりもその管内径が大きくなっており、多量の冷却水が流れることになる。また、サーモスタット１６は、流量調整バルブ等で構成してもよく、ラジエータ１５を流通する冷却水量とバイパス通路１７を流通する冷却水量との流量比率を０％〜１００％の範囲で調節するようにしてもよい。
【００３７】
さらにラジエータ側通路には、エンジン１１を流出した冷却水がラジエータ１５に流入しないで第２冷却水回路２０に流入するように、第２冷却水回路２０に接続されるバイパス通路１８が分岐している。バイパス通路１８とラジエータ側通路の接続部には、通路面積を調節する通路調節装置１４が設けられる。通路調節装置１４は、冷却水が流下する通路をラジエータ１５側または第２冷却水回路２０側に切り替えることができる。また、通路調節装置１４は、流量調整バルブ等で構成してもよく、ラジエータ１５へ流れる冷却水量とバイパス通路１８を通って第２冷却水回路２０に流入する冷却水量との流量比率を０％〜１００％の範囲で調節するようにしてもよい。
【００３８】
ラジエータ側通路とつながっているヒータ側通路には、ポンプ１２によって冷却水が循環される。ヒータコア１３は、第１冷却水回路１０の冷却水が流通する冷却水通路と空気通路とを備えている。ヒータコア１３は、車室内４１（エンジンルームを除く）に配置される車両用空調装置の空調ユニットケース（図示せず）の内部であって、蒸発器５４よりも空気流れの下流に配され、送風機５５によって送風される空調空気を冷却水との熱交換により加熱する。
【００３９】
第２冷却水回路２０は、回路中にインバータ２１、ヒータ４０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０および走行用のモータ１０２が配置される。第２冷却水回路２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０、インバータ２１およびヒータ４０から発生する熱と冷却水（本実施形態の熱輸送媒体である）との間で熱交換が行われるようにインバータ２１を通る通路と、モータ１０２から発生する熱と冷却水との間で熱交換が行われるようにモータ１０２を通る通路と、を含んで構成される。インバータ２１を通る通路は、インバータ２１による電力変換を調整するスイッチング素子であるパワー素子２１０とヒータ４０とを順に冷却水が通過する通路でもある。第２冷却水回路２０は、インバータ２１やモータ１０２の温度調節を行う冷却水（例えば、エチレングリコールを含有する冷却水）が流通する回路である。第２冷却水回路２０は、インバータ２１から流出した冷却水をモータ１０２に流入させるための冷却水通路２８と、冷却水と熱交換する空気が通過する空気通路とを有するラジエータ２４と、を備えている。
【００４０】
ラジエータ２４は、冷却水を空気との熱交換を行う熱交換器であり、ポンプ２２によってインバータ２１やモータ１０２から流れてきた冷却水を外気との熱交換により冷却する。ラジエータ２４とモータ１０２との間の通路には、モータ１０２を流出した冷却水がラジエータ２４を迂回してインバータ２１に流入するバイパス通路２６が接続されている。バイパス通路２６の接続部にはサーモスタット２３が設けられている。サーモスタット２３は、冷却水が流下する通路をラジエータ２４側またはポンプ２２側に切り替えることができる。特に、暖機運転を実施するときには、ラジエータ２４での放熱を抑えるため、バイパス通路２６側の冷却水量を増加して暖機が促進されることになる。また、サーモスタット２３は、流量調整バルブ等で構成してもよく、ラジエータ２４を流通する冷却水量とバイパス通路２６を流通する冷却水量との流量比率を０％〜１００％の範囲で調節するようにしてもよい。
【００４１】
さらに第２冷却水回路２０には、インバータ２１を流出した冷却水がモータ１０２に流入しないで第１冷却水回路１０のエンジン１１に流入するように、第１冷却水回路１０に接続されるバイパス通路２７と、インバータ２１を流出した冷却水がモータ１０２に流入しないで第１冷却水回路１０のヒータコア１３に流入するように、第１冷却水回路１０に接続されるバイパス通路２９と、が分岐している。第２冷却水回路２０には通路調節装置２５が設けられている。通路調節装置２５は、冷却水が流下する通路をモータ１０２側、ヒータコア１３側、エンジン１１側のいずれかに切り替えることができる。また、通路調節装置２５は、モータ１０２へ流れる冷却水量と、ヒータコア１３に流入する冷却水量と、エンジン１１に流入する冷却水量と、の流量比率が０％〜１００％の範囲で調節するように構成してもよい。このように通路調節装置２５は、流量調整バルブ、流路切り替えバルブ等で構成されている。
【００４２】
走行駆動源であるモータ１０２に対して走行用の電力を供給する電池スタック１０１は、例えば、ヒータコア１３等が配置される車室内４１（エンジンルームを除く）に配置されている。電池スタック１０１は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、有機ラジカル電池等で構成される二次電池である。電池スタック１０１は、複数個の電池モジュールの集合体で構成されている。複数個の電池モジュールは、インバータ２１、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０、昇圧コンバータ１０９、電池監視ユニット等の電子部品によってその充電、放電、温度調節が制御されるようになっている。
【００４３】
電池スタック１０１は、電池スタック１０１に対して強制的に送風を供給する送風部材１３０と合わせて一体化した組み電池または電池パックとして自動車に搭載されている。電池スタック１０１は、例えば、筐体内に収納された状態で自動車の座席下、後部座席とトランクルームとの間の空間、運転席と助手席の間の空間などに配置してもよい。送風部材１３０は、ヒータコア１３によって加熱された空気を引き込んで電池スタック１０１に送風することができる。つまり、電池スタック１０１には、冷却水の熱を吸熱した温風が送風され、送風部材１３０は電池スタック１０１を暖機する温風を提供することができる。
【００４４】
次に、熱輸送システムの制御に関する構成について図２を参照して説明する。制御装置（ＥＣＵ）１２０は、第１冷却水回路１０、第２冷却水回路２０等の構成部品の作動を制御して、暖機要求があった場合の熱移動の制御を司る電子制御ユニットである。制御装置１２０は、例えば、車室内の空調を制御する電子制御ユニットや、エンジン１１の冷却を制御する電子制御ユニット等に当該制御を担当させるような構成としてもよい。
【００４５】
制御装置１２０は、マイクロコンピュータと、エンジン１１の起動信号、各種センサ等からの信号が入力される入力回路と、各種アクチュエータ（ポンプ１２，２２、通路調節装置１４，２５）、パワーコントロールユニット（インバータ２１、昇圧コンバータ１０９およびＤＣ／ＤＣコンバータ１１０を含む。）に出力信号を送る出力回路と、を備えている。マイクロコンピュータは、ＲＯＭ（読み込み専用記憶装置）、ＲＡＭ（読み込み書き込み可能記憶装置）等のメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）等から構成されており、各種演算に使用される各種プログラムを有している。制御装置１２０は、各種プログラムにより演算された結果に基づいて、上記の各種アクチュエータ、インバータ２１、ヒータ４０、昇圧コンバータ１０９、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０、電池スタック１０１、送風部材１３０等の各作動を制御する。制御装置１２０には、イグニッションスイッチがオンして補機バッテリの電力が供給されることにより電源が入るようになっている。また、制御装置１２０は、通信コネクタに接続される通信線を介して車両の各種制御装置（例えば車両ＥＣＵ）と通信可能に構成されている。
【００４６】
制御装置１２０はパワー素子の作動を制御することによって、インバータ２１の電力供給、昇圧コンバータ１０９の電圧供給、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０の電力授受（電力変換）等を制御する。制御装置１２０は、暖機要求時の制御によって、インバータ２１のパワー素子２１０、ヒータ４０から発熱を促し、この発熱は熱交換器１４０で冷却水に放熱される。
【００４７】
電池スタック１０１の電池監視ユニットには、電池状態（例えば電圧、温度等）を監視する各種センサからの検出結果が入力される。電池監視ユニットは、電池スタック１０１の温度情報、電流情報、電圧情報、内部抵抗情報、周囲温度情報等が入力される高圧電池信号検出部と、補機類１０４の一例である補機バッテリ（低圧電池）の温度情報、電流情報、電圧情報、内部抵抗情報、周囲温度情報等が入力される低圧電池信号検出部と、昇圧コンバータ（昇圧部）を含むインバータと、を含んで構成されている。電池監視ユニットは、内部にＤＣ／ＤＣコンバータを備える構成でもよいし、外部に配されたＤＣ／ＤＣコンバータと通信可能である構成でもよい。
【００４８】
インバータ２１は、モータ１０２に電力を供給する電子部品であり、この電力をパワー素子２１０（スイッチング素子の一例）によって調整するように構成されている。昇圧コンバータ１０９は、インバータ２１に昇圧した電圧を供給する（例えば３００Ｖを６００Ｖに昇圧する）電子部品であり、この電圧はパワー素子２１０（スイッチング素子の一例）によって調整される。
【００４９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は、電池モジュールの充放電を制御するために用いられる場合には、ハイブリッド自動車等の発電用および走行用のモータ１０２等の高圧負荷に電力授受可能に接続された電池スタック１０１を含む高圧電源系と、低圧負荷に電力を供給する補機バッテリ（補機類１０４）を含む低圧電源系と、の間に設けられる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は、モータ１０２等の高負荷に対する電力変換や低負荷に供給する電力変換を、パワー素子によって調整するように構成されている。
【００５０】
パワー素子２１０は、インバータ２１の電力変換を調整する素子であり、例えば、トランジスタとダイオードからなり、電力を変換、調整するために電気回路の一部をオン・オフできるスイッチング素子である。パワー素子２１０はそのスイッチング作動に応じて発熱量が変化するインバータ２１の発熱素子である。制御装置１２０は、例えば、パワー素子２１０に入力される駆動周波数およびデューティ比（入力電圧のオン・オフ時間の割合）の少なくとも一方を変更することで、出力電圧のレベルを変化させることができる。高圧電池の主機バッテリ（例えば定格約３００Ｖ）である電池スタック１０１から耐圧電池の補機バッテリ（定格１２Ｖ）に電力を出力する場合、制御装置１２０は通常、効率が９０％程度になるようにパワー素子２１０の作動を制御する。
【００５１】
例えば、制御装置１２０がパワー素子２１０に入力される駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方を通常の作動時よりも増加させて、効率が通常時よりも低くして発熱量を増やす発熱増大作動をするようにパワー素子２１０の作動を制御する。この制御により、パワー素子２１０が発熱し、熱交換器１４０を流通する冷却水とパワー素子２１０からの発熱とが熱交換されることによって、モータ１０２、エンジン１１、ヒータコア１３を暖機することができる。
【００５２】
次に、熱供給装置の特徴部分である熱交換器の第１例について図３にしたがって説明する。模式的に示した図３のように、熱交換器１４０は、外殻を構成する筐体１４１の内部に、上流側に所定の間隔をあけて配列した複数個の素子２１０ａの集合体であるパワー素子２１０と、複数個の素子２１０ａのそれぞれの下流側に所定の間隔をあけて配列した複数個のＰＴＣヒータ４０ａの集合体であるヒータ４０と、備える。すなわち、パワー素子２１０とヒータ４０の両方は、熱交換器１４０の発熱体として熱交換器１４０の筐体１４１の内部に配置されており、熱輸送媒体である冷却水に対して放熱する。上流側の素子２１０ａと下流側のＰＴＣヒータ４０ａとは、冷却水の流れる方向に直線状に延びるように並んでおり、素子２１０ａ間に形成された通路は、ＰＴＣヒータ４０ａ間に形成される通路と直線状に連絡されるようになっている。このように、インバータ２１の電力変換を調整するパワー素子２１０は、パワー素子２１０よりも発熱量が大きく専ら発熱することを主目的とするヒータ４０よりも上流側に配置されるため、パワー素子２１０はヒータ４０から熱によって加熱された冷却水と熱交換しない構成となっている。この構成により、パワー素子２１０よりも最大発熱量が大きいヒータ４０を通過した熱輸送媒体がパワー素子２１０に当たることがないため、ヒータ４０の熱によってパワー素子２１０が劣化することを防止できる。
【００５３】
また、筐体１４１には、パワー素子２１０の配置側の端部に設けられた冷却水流入口１４２と、ヒータ４０の配置側の端部に設けられた冷却水流出口１４３と、が形成されている。筐体１４１の内部であって、ヒータ４０側と反対側となるパワー素子２１０の側方には、冷却水流入口１４２と連通し、複数個の素子２１０ａの配列方向に延びる上流側通路１４４が形成されている。筐体１４１の内部であって、パワー素子２１０側と反対側となるヒータ４０の側方には、冷却水流出口１４３に向かうように、複数個のＰＴＣヒータ４０ａの配列方向に延びる下流側通路１４５が形成されている。
【００５４】
これにより、第２冷却水回路２０を流れる冷却水は、図３の矢印のように、冷却水流入口１４２から上流側通路１４４に流入し、上流側通路１４４の延設方向全体からすべての素子２１０ａ間を流下し、さらに下流側のＰＴＣヒータ４０ａ間を流下して下流側通路１４５を介して冷却水流出口１４３から流出する。このように、冷却水は筐体１４１内を流通する間に、パワー素子２１０およびヒータ４０との間で熱交換を行って、パワー素子２１０およびヒータ４０からの発熱により、加熱されるようになる。
【００５５】
また、筐体１４１の側方には、制御装置１２０が設置された回路基板１２１が設けられている。回路基板１２１は、複数個の端子２１１によって各素子２１０ａおよび各ＰＴＣヒータ４０ａに電気的に連結されており、制御装置１２０からの制御信号が各素子２１０ａおよび各ＰＴＣヒータ４０ａに通信可能となっている。このように、制御装置１２０は、パワー素子２１０の作動およびヒータ４０への通電量のそれぞれを制御する制御手段を一体にした装置であり、筐体１４１に隣接して配置されている。そして、パワー素子２１０とヒータ４０の両方が単一の筐体１４１内に収容されている構成と、両者の作動を制御する制御装置１２０が筐体１４１に隣接して配置される構成とにより、熱供給装置の特徴部である熱交換器１４０および発熱体の制御手段の小型化が図れ、車両搭載性に優れた熱供給装置が得られる。
【００５６】
次に、熱交換器の第２例について図４にしたがって熱交換器１４０と異なる構成を説明する。模式的に示した図４のように、熱交換器１４０Ａは、外殻を構成する筐体１４１Ａの内部に、冷却水の流れ方向（図４の矢印）に所定の間隔をあけて配列した複数個の素子２１０ａからなるパワー素子２１０と、パワー素子２１０の下流側であって冷却水の流れ方向に所定の間隔をあけて配列した複数個のＰＴＣヒータ４０ａからなるヒータ４０と、を備える。これにより、上流側のパワー素子２１０とヒータ４０は、冷却水の流れ方向に沿うように直線状に並ぶようになっており、冷却水に対して放熱する。さらに、すべての素子２１０ａおよびＰＴＣヒータ４０ａの一面は、筐体１４１Ａの内部を略二分する仕切り壁１４６に接触している。仕切り壁１４６によって仕切られた筐体１４１Ａ内の一方の空間はパワー素子２１０およびヒータ４０が設置される空間であり、他方の空間は冷却水が流通する冷却水通路１４７となっている。このように、パワー素子２１０およびヒータ４０のそれぞれは、仕切り壁１４６と接触している片面側において冷却水と熱交換する。
【００５７】
次に、熱交換器の第３例について図５にしたがって熱交換器１４０と異なる構成を説明する。模式的に示した図５のように、熱交換器１４０Ｂは、図４の熱交換器１４０Ａと同様に、外殻を構成する筐体１４１Ｂの内部に、冷却水の流れ方向（図５の矢印）に所定の間隔をあけて配列した複数個の素子２１０ａからなるパワー素子２１０と、パワー素子２１０の下流側であって冷却水の流れ方向に所定の間隔をあけて配列した複数個のＰＴＣヒータ４０ａからなるヒータ４０と、を備える。さらに、すべての素子２１０ａおよびＰＴＣヒータ４０ａにおける両側面は、それぞれ仕切り壁１４６Ｂに接触し、筐体１４１Ｂ内の空間は、素子２１０ａおよびＰＴＣヒータ４０ａといった発熱体が収容される空間と、これらの発熱体を挟むように形成される二つの冷却水通路１４７Ｂと、の三つの空間に区画されている。この構成により、パワー素子２１０およびヒータ４０のそれぞれは、両面側の二つの面において冷却水と熱交換する。このため、熱交換面積の拡大が図れ、パワー素子２１０およびヒータ４０からの熱の供給効率を向上することができる。
【００５８】
次に、熱交換器の第４例について図６にしたがって熱交換器１４０と異なる構成を説明する。熱交換器１４０Ｃおいて熱輸送媒体は空気である。模式的に示した図６のように、熱交換器１４０Ｃは、外殻を構成する筐体１４１Ｃの内部に、上流側に所定の間隔をあけて配列した複数個の素子２１０ａの集合体であるパワー素子２１０と、複数個の素子２１０ａのそれぞれの下流側に所定の間隔をあけて配列した複数個のＰＴＣヒータ４０ａの集合体であるヒータ４０と、を備える。パワー素子２１０間および素子２１０ａ間には、これらに接触する波形状のフィン１４８が伝熱促進のために配されている。すなわち、パワー素子２１０および素子２１０ａとフィン１４８は、当該配列方向に交互に配され、フィン１４８が配置されるパワー素子２１０および素子２１０ａ間に空気が流通する。したがって、すべての素子２１０ａおよびＰＴＣヒータ４０ａは、における両側面は、両面側の二つの面においてフィン１４８を介して空気と熱交換するようになる。
【００５９】
次に、通常の動作状態に比べてパワー素子２１０からの発熱量を増加させる作動の一例について図７および図８にしたがって説明する。図７は、通常の動作状態におけるパワー素子２１０の作動を説明する図であり、図７（ａ）は入力される制御信号を示し、図７（ｂ）は電流および電圧の波形を示している。図８は、暖機時におけるパワー素子２１０の発熱増大作動の一例を説明する図であり、図８（ａ）は入力される制御信号を示し、図８（ｂ）は電流および電圧の波形を示している。
【００６０】
パワー素子２１０には、通常の動作状態、つまり、効率を重視した動作を行うときには、制御装置１２０によって図７（ａ）に示すパルス波形の制御信号が入力され、この場合の電圧値、電流値は図７（ｂ）に示すような波形を示す。通常の作動時、パワー素子２１０のスイッチングのオン・オフが切り替わると、電圧値Ｖｄと電流値Ｉｄとが増減する過渡状態において発熱が起こる。このため、パワー素子２１０の制御入力信号は、パワー素子２１０のオン・オフ切り替え時間が全体の時間に対して短くなるように、周波数を低くして発熱回数を減らし、平均の発熱量を抑制するようになっている。
【００６１】
一方、例えば電池等が効率的な作動ができない低温状態であるとき、要するに、熱利用機器、具体的には車両を駆動するために動作する車両駆動用機器（モータ１０２、エンジン１１、電池スタック１０１等）および車室内の空気調和するために動作する空調用機器（ヒータコア１３等）の少なくとも一方に対する暖機の要求があるときであって、所定の条件が成立する場合は、パワー素子２１０の発熱増大作動が行われる。この発熱増大作動では、制御装置１２０によって図８（ａ）に示すパルス波形の制御信号が入力され、この場合の電圧値、電流値は図８（ｂ）に示すような波形を示す。この場合には、パワー素子２１０の制御入力信号は、駆動周波数が前述の通常作動時よりも増加する信号となる。この発熱増大作動時の制御入力信号が入力されると、パワー素子２１０のオン・オフ切り替え時間が一定であるが１周期の時間が短いため、単位時間当たりの発熱時間割合が大きくなり、さらに全体の時間に対して発熱の回数および発熱の時間が増加する。このため、発熱増大作動時は、通常作動時に比べて発熱量が増加することによる外部への放熱が暖機要求のある熱利用機器に伝わり、暖機が行われる。このように、ここでいう発熱増大作動の一例は、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または過渡状態の時間が通常の動作状態に比べて多い作動であり、通常の動作状態に比べてインバータ２１の効率を低下させて発熱量を増加させるものである。
【００６２】
また、図９に示すように、制御装置１２０は、暖機の要求があるときに、上記のようにパワー素子２１０に入力する駆動周波数を増加させる代わりに、デューティ比を増加させるようにしてもよい。また、当該駆動周波数の増加とデューティ比の増加とを組み合わせて、発熱増大作動を実施するようにしてもよい。
【００６３】
また、発熱増大作動の他の例として、制御装置１２０は、暖機の要求があるときに、パワー素子２１０に、図１０に示すように、矩形状の波形ではなく台形状の波形を呈する信号を入力するようにしてもよい。このような波形は、スイッチングの立ち上げ時間や降下時間を長くする波形である。このような波形を呈する信号を入力することにより、電圧や電流が増減する過渡状態の時間が通常の動作状態に比べて多くなるため、発熱する時間が長くなり、パワー素子２１０の発熱が促進される。
【００６４】
また、制御装置１２０は、パワー素子２１０により出力される電流値および電圧値の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて大きくなるように制御して、パワー素子２１０からの発熱を増大させるようにしてもよい。この作動は、通常作動時よりもパワー素子２１０への負荷を高める作動であり、前述の図７（ｂ）、図８（ｂ）で示された出力電流値または出力電圧値を上回る出力が得られるようにする制御である。この制御により、前述の発熱増大作動時と同様にパワー素子２１０の発熱量を増加させることができる。制御装置１２０は、さらにこの作動と、前述の発熱増大作動とを組み合わせるように制御することにより、パワー素子２１０の発熱量をさらに増加することができ、暖機能力の向上が図れる。
【００６５】
次に、熱輸送システムが実行する暖機要求時の作動について図１１〜図１３を参照して説明する。図１１は、熱輸送システムにおける暖機要求時の制御の流れを示すフローチャートである。図１２は、暖機要求時の制御においてパワー素子２１０の温度と各処理との関係を示した説明図である。図１２のパワー素子２１０の温度と素子の最大発熱量との関係を示したマップは制御装置１２０に予め記憶されており、以下の制御での演算において使用される。図１３はパワー素子２１０の発熱増大作動制御の流れを示すフローチャートである。図１１および図１３に示す制御は、制御装置１２０によって実行される。
【００６６】
まず、制御装置１２０に電源が投入されると、制御装置１２０は、熱利用機器（車両駆動用機器および空調用機器の少なくとも一方）から暖機の要求があるか否かを判断する（ステップ１０）。熱利用機器の一例である車両駆動用機器は、車両を走行させるときに使用される機器であり、例えば、エンジン１１、モータ１０２、電池スタック１０１である。熱利用機器の一例である空調用機器は、車室内を空調するときに使用される機器であり、例えば、空調用冷凍サイクル５０を構成する各部品、ヒータコア１３である。暖機の要求がある場合とは、車両駆動用機器や空調用機器が低温状態であって、その機能を十分に発揮できる温度になっていない状態であるときである。このような状態であるときには、この状態を検出した検出手段から制御装置１２０に暖機要求の信号が送信されたり、当該検出手段から送られた機器の状態を示す信号に基づいて、制御装置１２０が暖機要求の可否を判断したりする。
【００６７】
以下に、例えば電池スタック１０１における暖機要求を例に挙げて各ステップの処理を説明する。まず各電池モジュールの温度に関する情報が制御装置１２０に読み込まれる。そして、電池温度を検出する。次に、検出された電池温度が所定温度未満であるか否かを判定する。電池温度が所定温度未満でないと判定されると、暖機の要求はないと判断し、ステップ７０に飛び、電池モジュールが効率的な作動ができる所定の温度範囲（適切な温度範囲）となるように温度制御を行う運転（通常の温度制御）を実施するために、通路調節装置１４，２５を制御して冷却水流れの経路を制御し、ポンプ１２，２２の出力を制御して冷却水の流量を制御し、送風部材１３０の作動を制御する。この通常の温度制御の実施後は、再びステップ１０に戻り、以降の各ステップの処理を継続する。ステップ７０では、例えば電池冷却の制御を実施する。電池冷却の制御では、送風部材１３０により電池スタック１０１に対して送風することにより、各電池モジュールの温度を所定の温度範囲に制御して効率的な運転を実施できる環境にする。
【００６８】
一方、ステップ１０で電池温度が所定温度未満であると判定されると、暖機の要求があると判断し、さらにステップ２０でパワー素子２１０の温度が予め定められた発熱増大作動上限温度Ｔ２よりも高いか否かを判断する。パワー素子２１０の温度（以下、単に当該素子温度ともいう）は、例えばダイオードの電気信号を検出し、この検出信号に基づいた電圧値から算出する。発熱増大作動上限温度Ｔ２とは、パワー素子２１０を発熱増大作動することが可能な上限温度である。つまり、このＴ２を越える温度である場合は、発熱増大作動を実行すると、パワー素子２１０が自身の発熱によって故障、あるいは劣化し、車両の走行に支障をきたすことになる。
【００６９】
ステップ２０で、当該素子温度が発熱増大作動上限温度Ｔ２よりも高いと判断すると、発熱増大作動による発熱は行わないため、パワー素子２１０の通常作動、回路１０，２０のバルブ制御、ポンプ２２の流量制御、ヒータ４０の通電量の増大制御を実行する（ステップ２１）。つまり、ステップ２１は、パワー素子２１０からの意図的な発熱は行わず、ヒータ４０からの発熱によって熱利用機器に対する暖機のための熱量をまかなう制御である。このステップ２１は、図１２に示すように当該素子温度がＴ２を超える領域で実行される制御である。
【００７０】
具体的にバルブ制御は、第２冷却水回路２０において熱交換器１４０を流出した冷却水がバイパス通路２９を流れるように（図１の破線矢印）通路調節装置２５を制御し、第１冷却水回路１０においてヒータコア１３を流出した冷却水がバイパス通路１８を流れるように（図１の破線矢印）通路調節装置１４を制御する。さらに、バイパス通路１８を流れて第２冷却水回路２０に戻ってきた冷却水はバイパス通路２６を流れるようになる（図１の実線矢印）。このステップ２１の処理により、通電量の増大によりヒータ４０から発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路２９を通ってヒータコア１３で外部の空気に放熱され、送風部材１３０によって温風として電池スタック１０１に供給される。したがって、各電池の温度が昇温するようになり、電池の暖機が行われる。
【００７１】
ステップ２１の次は、ステップ６０で暖機要求が解除されたか否かを判断する。例えば、電池温度が所定温度以上であるか否かを判定する。ステップ６０で電池温度が所定温度以上でないと判定すると、暖機がまだ必要であるため、ステップ２０に戻り、以降の各ステップに移行する。ステップ６０で電池温度が所定温度以上であると判定すると、暖機が必要でなくなり暖機運転を終了し、前述のステップ７０に移行する。
【００７２】
前述のステップ２０で当該素子温度が発熱増大作動上限温度Ｔ２よりも高くないと判断すると、当該素子温度が発熱増大作動による発熱の効果を得られる状態であることになり、後述するステップ４１およびステップ５０の各処理において、発熱増大作動が行われることになる。次にステップ３０で当該素子温度が最大発熱上限温度Ｔ１よりも高いか否かを判断する。最大発熱上限温度Ｔ１とは、パワー素子２１０を作動することにより得られる発熱量が最大発熱量となり得る上限の温度である。さらに最大発熱上限温度Ｔ１は、当該温度Ｔ１を越える温度でパワー素子２１０から最大発熱量を発揮しようとすると、当該素子が熱によって故障する可能性のある温度である。これらのことから、当該Ｔ１以下の温度では、図１２に示すように、パワー素子２１０からの発熱量（以下、単に素子発熱量ともいう）は最大値で一定であり、このＴ１を越える温度では、当該素子発熱量は温度上昇につれて減少するように制御される。
【００７３】
ステップ３０で当該素子温度が最大発熱上限温度Ｔ１よりも高いと判断すると、まずステップ３１で、素子発熱量を、図１２に示すように当該素子温度がＴ１からＴ２の範囲の減少直線を満たす発熱量となるように低減する制御を実行する。次にステップ４０に移行する。
【００７４】
ステップ３０で当該素子温度が最大発熱上限温度Ｔ１よりも高くないと判断した場合や、前述のステップ３１が実行された場合は、次にステップ４０でパワー素子２１０から得られ得る最大発熱量（以下、単に素子最大発熱量ともいう）が現在熱利用機器に対して要求されている発熱量（以下、単に要求発熱量ともいう）よりも大きいか否かを判断する。ステップ４０で素子最大発熱量が要求発熱量よりも大きくないと判断すると、ステップ４１で、パワー素子２１０の発熱増大作動制御、回路１０，２０のバルブ制御、ポンプ２２の流量制御、ヒータ４０の通電量の増大制御を実行する。
【００７５】
当該発熱増大作動制御では、通常作動時の入力制御信号よりも、駆動周波数を増加したり、デューティ比を増加したり、スイッチングの立ち上げ時間等を増加したりする入力制御信号をパワー素子２１０に印加する。このように周波数の可変、デューティ比の可変、スイッチングの立ち上げ時間等の可変などによる入力信号処理により、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数や過渡状態の時間が通常作動時よりも多くなる。これにより、素子の発熱回数や平均発熱量が増加して通常作動時に比べて外部への放熱量が増加し、インバータ２１の発熱素子であるパワー素子２１０の発熱量が増加する。
【００７６】
さらにステップ４１では、前述のステップ２１の処理と同様に、通路調節装置１４，２５を制御する。この処理により、パワー素子２１０およびヒータ４０から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路２９を通ってヒータコア１３で外部の空気に放熱され、送風部材１３０によって温風として電池スタック１０１に供給される。したがって、発熱増大作動によるパワー素子２１０の発熱量が要求発熱量に対して不足する分を、ヒータ４０からの発熱量によって補充することにより、要求発熱量を満たす熱量が電池スタック１０１に供給されて適切な暖機運転が行われる。このようにして、当該素子温度に応じてパワー素子２１０に過剰な負担を与えず、適切な発熱が行われるため、パワー素子２１０を温度的に劣化させない暖機運転を実行することができる。
【００７７】
一方、ステップ４０で素子最大発熱量が要求発熱量よりも大きいと判断すると、発熱増大作動によるパワー素子２１０の発熱量によって要求発熱量を満たすことができるため、ステップ５０で、ヒータ４０の通電量の停止、パワー素子２１０の発熱増大作動制御、回路１０，２０のバルブ制御、ポンプ２２の流量制御を実行する。
【００７８】
さらにステップ５０では、前述のステップ２１の処理と同様に、通路調節装置１４，２５を制御する。この処理により、パワー素子２１０から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路２９を通ってヒータコア１３で外部の空気に放熱され、送風部材１３０によって温風として電池スタック１０１に供給される。したがって、発熱増大作動によるパワー素子２１０の発熱によって要求発熱量を満たす熱量を供給することにより、要求発熱量を満たす熱量が電池スタック１０１に供給されて適切な暖機運転が行われる。このようにして、当該素子温度が比較的高くない場合、要求発熱量が素子最大発熱量に比較して大きくない場合等には、ヒータからの出力を使用しなくても、適切な暖機が行われるため、発熱増大作動によるパワー素子２１０からの発熱を有効に活用して低消費エネルギーの暖機運転を実行することができる。
【００７９】
そして、ステップ４１やステップ５０の実行後は、ステップ６０で暖機要求の解除条件が満たされれば、暖機運転を終了し前述のステップ７０に移行する。ステップ６０で暖機要求の解除条件が満たされなければ、暖機がまだ必要であるため、ステップ２０に戻り、以降の各ステップに移行する。
【００８０】
次に、ステップ４１およびステップ５０の発熱増大作動制御を実行する場合の他の実施形態について図１３にしたがって説明する。図１３は、パワー素子２１０を発熱増大作動制御する場合に実行されるサブルーチンを示している。制御装置１２０は、減速時に発生する減速エネルギーを、当該減速エネルギーの大きさ、電池温度等の条件に応じて、モータ１０２を発電機として回転させるエネルギーと、その他のエンジンブレーキやメカブレーキ等で減速するエネルギーと、に振り分けるようにする。そして、このサブルーチンでは、発熱増大作動のための使用する電力を、減速時に減速エネルギーで回収される回生エネルギーから取得する場合とそうでない場合とに判断するものである。
【００８１】
図１３に示すように、ステップ４１またはステップ５０で当該発熱増大作動制御を実行するときには、まず車両が減速状態であるか否かを判断する（ステップ１００）。ステップ１００で減速状態でないと判断されると、減速エネルギーは発生しないため、ステップ１０１で発熱増大作動のために減速エネルギーを用いないことを決定する処理を行い、本サブルーチンを終了する。
【００８２】
ステップ１００で減速状態であると判断されると、当該減速エネルギーが、電池に充電可能なエネルギーと、通常回生時の損失エネルギー(パワー素子２１０の通常作動時等が含まれる)との和に対して、大きいか否かを判断する（ステップ１１０）。減速エネルギーは、例えば、ドライバーがブレーキペダルを踏む強度を用いて所定のプログラムで演算することにより算出される。ステップ１１０でＮＯと判断されると、前述のステップ１０１の処理を実行し、本サブルーチンを終了する。この場合は、当該減速エネルギーは、メカブレーキやエンジンブレーキ等で減速するエネルギーと、電池の充電に変換されるエネルギーと、パワー素子２１０の通常作動による損失エネルギーなどが含まれる通常回生時の損失エネルギーと、でほぼまかなわれることになる。
【００８３】
ステップ１１０でＹＥＳと判断されると、次に当該減速エネルギーが、電池に充電可能なエネルギーと、パワー素子２１０の発熱増大作動によって回収可能なエネルギーとの和に対して、大きいか否かを判断する（ステップ１２０）。ステップ１２０でＮＯと判断されると、当該発熱増大作動を用いた暖機運転によって当該減速エネルギーを熱回収する処理を実行する（ステップ１２１）。ステップ１２１では、具体的に、モータ１０２を発電機として通常の充電時よりも回転数を増大するように制御するとともに、発電機の回転数増大分から回収されるエネルギーを用いて当該発熱増大作動のための電力を供給して、熱回収を実施する。さらにこのとき、ヒータ４０には当該回収エネルギーを用いた電力供給は行わないため、ヒータ４０の発熱による熱回収は行わない。このようなステップ１２１の処理を実行し、本サブルーチンを終了する。
【００８４】
このステップ１２１の場合は、当該減速エネルギーは、メカブレーキやエンジンブレーキ等で減速するエネルギーと、電池の充電に変換されるエネルギーと、パワー素子２１０の発熱増大作動により回収される熱エネルギーと、パワー素子２１０の通常作動による損失エネルギーなどが含まれる通常回生時の損失エネルギーと、でほぼまかなわれることになる。したがって、通常ならば、外部に捨てられていた減速エネルギーを、発熱増大作動による熱エネルギーとして有効に活用して回収することができる。
【００８５】
ステップ１２０でＹＥＳと判断されると、当該発熱増大作動およびヒータ４０による発熱を用いた暖機運転によって当該減速エネルギーを熱回収する処理を実行する（ステップ１３０）。ステップ１３０では、具体的に、モータ１０２を発電機として通常の充電時よりも回転数を増大するように制御するとともに、発電機の回転数増大分から回収されるエネルギーを用いて当該発熱増大作動のための電力供給およびヒータ４０への電力供給を行い、熱回収を実施する。このようなステップ１３０の処理を実行し、本サブルーチンを終了する。
【００８６】
このステップ１３０の場合は、当該減速エネルギーは、メカブレーキで減速するエネルギーと、電池の充電に変換されるエネルギーと、パワー素子２１０の発熱増大作動により回収される熱エネルギーと、ヒータ４０への通電により回収される熱エネルギーと、パワー素子２１０の通常作動による損失エネルギーなどが含まれる通常回生時の損失エネルギーと、でほぼまかなわれることになる。したがって、通常ならば、外部に捨てられていた減速エネルギーを、発熱増大作動による発熱およびヒータの発熱によって熱エネルギーとして有効に活用して回収することができる。
【００８７】
次に、電池スタック１０１以外の他の機器に対して暖機要求があったときの、熱輸送システムの各部の作動および発生させた熱の流れについて図１を参照して説明する。
【００８８】
エンジン１１に対する暖機の要求がある場合であって、当該素子温度が所定の条件（ステップ４１，５０が実行可能な条件）が満たされるときに、制御装置１２０は、インバータ２１のパワー素子２１０について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。第２冷却水回路２０においては熱交換器１４０を流出した冷却水がバイパス通路２７を流れるように（図１の破線矢印）通路調節装置２５を制御し、第１冷却水回路１０においてはヒータコア１３を流出した冷却水がバイパス通路１８を流れるように（図１の破線矢印）通路調節装置１４を制御する。さらに、バイパス通路１８を流れて第２冷却水回路２０に戻ってきた冷却水がバイパス通路２６を流れるように（図１の実線矢印）サーモスタット２３が流路を切り替える。この処理により、パワー素子２１０から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路２７を通ってエンジン１１で放熱される。そして、冷却水は、ヒータコア１３、バイパス通路１８、バイパス通路２６を順に流れて、インバータ２１に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はエンジン１１に継続的に供給される。このようにして、エンジン１１の温度が昇温するようになり、エンジン１１の暖機が行われる。
【００８９】
走行用のモータ１０２に対する暖機を行う場合には、制御装置１２０は、前述の条件が成立する場合に、パワー素子２１０について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。第２冷却水回路２０においては熱交換器１４０を流出した冷却水が冷却水通路２８を流れるように（図１の破線矢印）通路調節装置２５を制御し、モータ１０２を流出した冷却水がバイパス通路２６を流れるように（図１の実線矢印）サーモスタット２３が流路を切り替える。この処理により、パワー素子２１０から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動して冷却水通路２８を通ってモータ１０２で放熱される。そして、冷却水は、バイパス通路２６を流れてインバータ２１に戻り、インバータ２１とモータ１０２の間を連絡する当該経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はモータ１０２に継続的に供給される。このようにして、モータ１０２の温度が昇温するようになり、モータ１０２の暖機が行われる。
【００９０】
車室内への暖房能力が不足しているときなどのヒータコア１３に対する暖機の要求を行う場合には、制御装置１２０は、前述の条件が成立する場合に、パワー素子２１０について前述の発熱増大作動させる処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。第２冷却水回路２０においては熱交換器１４０を流出した冷却水がバイパス通路２９を流れるように（図１の破線矢印）通路調節装置２５を制御し、第１冷却水回路１０においてはヒータコア１３を流出した冷却水がバイパス通路１８を流れるように（図１の破線矢印）通路調節装置１４を制御する。さらに、バイパス通路１８を流れて第２冷却水回路２０に戻ってきた冷却水がバイパス通路２６を流れるように（図１の実線矢印）サーモスタット２３が流路を切り替える。この処理により、インバータ２１から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路２９を通ってヒータコア１３で車室内に送風される空気に放熱される。そして、冷却水は、バイパス通路１８、バイパス通路２６を順に流れて、インバータ２１に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はヒータコア１３に継続的に供給される。このようにしてヒータコア１３からの放熱量が増加するようになり、暖房能力の向上が行われる。
【００９１】
本実施形態がもたらす作用効果について述べる。熱供給装置においては、パワー素子２１０とヒータ４０の両方は、熱交換器１４０の発熱体として熱交換器１４０を形成する筐体１４１の内部に配置されている。
【００９２】
この構成によれば、熱利用機器に対し、熱交換器１４０から、パワー素子２１０とヒータ４０の両方の発熱体から得られる発熱量を必要に応じて供給することができる。これにより、熱利用機器が必要とする要求発熱量を充足する熱量の供給を確保することが可能となる。また、パワー素子２１０からの発熱量では不足の場合やパワー素子２１０の負荷が大きくなる場合にはヒータ４０の熱量で補足することができる。換言すれば、パワー素子２１０のみで熱利用機器に対して十分な熱量を供給しようとすると、パワー素子２１０の発熱量が大きくなり、劣化、故障を引き起こす可能性が高くなるが、このような問題を回避することができる。またパワー素子２１０およびヒータ４０を筐体１４１内に配置して一体化するため、別体にする場合よりも小型化、コストの低減が図れる。したがって、コスト、体格を抑えつつ、パワー素子２１０の保護、必要熱量の確保が図れる。
【００９３】
ヒータ４０はＰＴＣヒータ４０ａによって構成される。これによれば、ＰＴＣヒータはキューリー温度をヒータとして利用した自己温度制御性を有する。したがって、ヒータ４０は、経時変化が小さく安定な発熱体としての熱源となり、使用時間が長期間に亘っても、ヒータ４０への通電量に係る制御が有効に実施され、暖機性能を長く確保できる熱供給装置が得られる。
【００９４】
また、制御装置１２０は、暖機運転時にパワー素子２１０を発熱増大作動に制御する。発熱増大作動は、電流値および電圧値が増減する過渡状態の回数または過渡状態の時間を前述の通常の動作状態に比べて多くする作動である。この制御によれば、パワー素子２１０を、当該過渡状態の回数または当該過渡状態の時間を通常の動作状態に比べて多くなるように作動させることにより、パワー素子２１０はスイッチング損失、導通損失等が通常状態よりも増大して発熱するようになる。したがって、既設の電子部品の作動をこのように制御することにより、熱輸送システムによる暖機の効果が確実に大きくなり、暖機を促進できる。なお、スイッチング損失は内蔵するトランジスタがオンからオフへ、あるいはオフからオンへ遷移したときに発生する損失であり、導通損失は当該トランジスタが完全にターンオンした状態の損失のことである。
【００９５】
また、パワー素子２１０を発熱増大作動させることにより暖機用の熱源を供給するため、暖機専用の機器を必要としないで暖機を実施でき、車両内で熱利用のサイクルが形成できる熱輸送供給装置が得られる。また、車両走行のために必要とされる電子部品を通常の作動とは異なる発熱増大作動させることによって、敢えて発熱させるため、コスト面に優れたシステムが得られ、また、車両におけるアイドルアップ要求の回数が低減するため、燃費性能の向上が図れる。
【００９６】
また、制御装置１２０は、パワー素子２１０に、駆動周波数およびデューティ比の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて増加させる制御信号を入力することによって、発熱増大作動を実施する。
【００９７】
この制御によれば、パワー素子２１０はスイッチング損失、導通損失等が通常状態よりも増大するようになり、発熱するようになる。したがって、既設の電子部品の作動をこのように制御することにより、熱供給装置による暖機の効果が確実に大きくなり、暖機を促進できる。
【００９８】
また、制御装置１２０は、暖機運転時にパワー素子２１０を、電流値および電圧値の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて大きくする作動に制御する。この制御によれば、パワー素子２１０を、電流値および電圧値の少なくとも一方を通常の動作状態に比べて大きくなるように作動させることにより、パワー素子２１０はスイッチング損失、導通損失等が通常状態よりも増大して発熱するようになる。したがって、インバータ２１のスイッチング作動に使用される既設のパワー素子２１０をこのような動作状態に意図的に制御することにより、熱輸送システムによる暖機の効果が確実に大きくなり、暖機を促進できる。
【００９９】
また、制御装置１２０は、熱利用機器に対する暖機の要求があると、パワー素子２１０の温度が予め定められた発熱増大作動上限温度Ｔ２よりも高いときは発熱増大作動を実行しないでヒータ４０に対して通電し、パワー素子２１０の温度が当該Ｔ２よりも高くないときは発熱増大作動を実行する。
【０１００】
この制御によれば、パワー素子２１０の温度が高いときはヒータ４０への通電によって発熱量を確保し、パワー素子２１０の温度が高くないときはパワー素子２１０を発熱増大作動させることにより発熱量を得ようとすることができる。これにより、パワー素子２１０の温度に応じた負荷の大きさを考慮する当該発熱増大作動が実施されるため、パワー素子２１０の劣化を抑制し、長く所望の制御性能を確保することができる。
【０１０１】
また、制御装置１２０は、パワー素子２１０から得られる発熱量が熱利用機器の暖機に要求される要求発熱量よりも大きくないときは、パワー素子２１０を発熱増大作動させるとともに、ヒータ４０に対して通電を行う。
【０１０２】
この制御によれば、パワー素子２１０から得られる発熱量が十分でないときには、ヒータ４０への通電を行い、要求発熱量の不足分を補充することができる。したがって、パワー素子２１０からの発熱を主体とした熱量供給制御において、ヒータ４０の発熱を有効かつ効果的に使用した暖機運転制御を実現できる。
【０１０３】
また、電池スタック１０１は、車両の減速時にモータを発電機として作用させて、減速エネルギーの一部が回生エネルギーとして充電される電池である。制御装置１２０は、減速時に回生できる減速エネルギーが当該電池に充電される回生エネルギーよりも大きいときは、減速エネルギーを使用してパワー素子２１０を当該発熱増大作動させ、減速エネルギーの残余量に応じて、ヒータ４０への通電量を制御する。
【０１０４】
この制御によれば、減速エネルギーの大きさに応じて、当該発熱増大作動による熱回収およびヒータ加熱による熱回収を行うことにより、十分な減速エネルギーが得られる場合には、従来では外部に捨てられていたエネルギーを暖機用の熱エネルギーとして効率的に回収することを可能にしている。
【０１０５】
また、暖機時に発熱増大作動等により熱の供給を受ける車両駆動用機器は、車両走行のための動力発生源であるモータ１０２に対して走行用の電力を供給する電池スタック１０１である。この構成によれば、特に電池の低温時における内部抵抗の増大を低減することができるので、放電時の電流や電圧の不足を解消し、充電時の過電圧の印加を抑え電池の損傷を抑制することができる。
【０１０６】
また、暖機時に発熱増大作動等により熱の供給を受ける車両駆動用機器は、車両のエンジン１１である。この構成によれば、パワー素子２１０およびヒータ４０の発熱をエンジン１１に供給するシステムを構築されるので、エンジン１１に対して低温時のフリクションを低減することができる。したがって、燃費低減や駆動性能向上が図れる。
【０１０７】
また、暖機時に発熱増大作動等により熱の供給を受ける車両駆動用機器は、車両走行のための動力発生源であるモータ１０２である。この構成によれば、パワー素子２１０およびヒータ４０の発熱を車両走行用のモータ１０２に供給するシステムが構築されるので、モータ１０２が所望の性能を発揮できる状態を確保するための熱源供給が提供できる。これにより、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車等の動力性能、低燃費および走行性の向上が低コストで得られる。
【０１０８】
また、暖機時に発熱増大作動等により熱の供給を受ける空調用機器は、車室内に送風される空気を加熱するヒータコア１３である。この構成によれば、パワー素子２１０およびヒータ４０の発熱をヒータコア１３に供給するシステムが構築されるので、暖房時の熱源不足を補充する熱源供給を実施できる。これにより、空調性能および空調環境の快適性の向上が図れる制御を実施できる。また、空調への車両内の熱利用を低コストで実現できる。
【０１０９】
また、熱輸送システムは、熱交換器１４０で供給される熱を用いた暖機が可能な機器として、電池スタック１０１、モータ１０２、エンジン１１、およびヒータコア１３を備えている。この構成により、車両走行性向上、低燃費が図れる拡張性に富んだ車両内の熱利用を実現できる。また、本熱輸送システムは、設置搭載性、部品低減、コスト面等において優れている。
【０１１０】
また、パワー素子２１０およびヒータ４０を発熱体として備える熱交換器１４０および熱利用機器であるモータ１０２との両方は、冷却水が循環する同一の回路の途中に冷却水と熱交換するように設けられている。熱交換器１４０で供給される熱は、冷却水を熱輸送媒体として暖機要求があったモータ１０２に供給される。この構成によれば、同一の回路中にモータ１０２と電子部品とを配し冷却水を介した熱供給の経路が構築される。これにより、一系統の回路で実施できる簡単な構成により、モータ１０２の暖機を実現できる熱供給装置が得られる。
【０１１１】
また、パワー素子２１０およびヒータ４０を発熱体として備える熱交換器１４０および熱利用機器であるエンジン１１、ヒータコア１３のそれぞれは、冷却水が循環する別々の回路の途中に冷却水と熱交換するように配置されている。制御装置１２０は、熱交換器１４０が配置される回路を暖機要求のあった機器が配置される回路に接続させるように通路調節装置２５を制御し、熱交換器１４０で供給される熱を、冷却水を熱輸送媒体として暖機要求がある機器に供給する。この構成によれば、別々の回路に配された暖機要求の機器と熱交換器１４０を、暖機要求時に冷却水の流路を介して接続し、冷却水を介した熱の輸送によって当該機器への熱源の供給経路が構築される。これにより、複数の系統の回路を組み合わせた暖機のシステムの実現により、拡張性に富んだ熱供給装置が得られる。
【０１１２】
また、制御装置１２０は、電池に対する暖機を行うときに、車室内に送風される空気を加熱するヒータコア１３と熱交換器１４０とを、冷却水を介して連通するように流路を接続させる制御を実施し、熱交換器１４０で供給される熱を、ヒータコア１３によって加熱された空気を熱輸送媒体として電池スタック１０１に供給する。
【０１１３】
この構成によれば、冷却水を介した熱の輸送と、空気を介した熱の輸送とによって電池に対する二つの熱源の供給経路が構築されるため、電池に対する熱源供給量を増大させることができる。
【０１１４】
（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態の熱輸送システムの他の形態について図１４を用いて説明する。図１４は第２実施形態に係る熱輸送システムを模式的に示す構成図である。図１４において前述の第１実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
【０１１５】
図１４に示すように、本実施形態の熱輸送システムは、第１実施形態の熱輸送システムが電池スタック１０１を送風空気を介して暖機する構成（空気を介した加温方式）であることに対して、電池スタック１０１を冷却水によって直接暖機する構成（水を介した加温方式）であることが相違している。本実施形態の熱輸送システムは、この相違する構成により、電池スタック１０１を第２冷却水回路２０中に備え、第２冷却水回路２０を流れる冷却水は電池スタック１０１と熱交換されるようになる。
【０１１６】
また、第２冷却水回路２０には、バイパス通路２７、冷却水通路２８およびバイパス通路２９の他に、インバータ２１を流出した冷却水がモータ１０２に流入しないでラジエータ２４側に流れるように接続されるバイパス通路３０が分岐している。第２冷却水回路２０には通路調節装置２５Ａが設けられる。通路調節装置２５Ａは、冷却水が流下する通路をモータ１０２側、ヒータコア１３側、エンジン１１側、電池スタック１０１側のいずれかに切り替えることができる。また、通路調節装置２５Ａは、熱交換器１４０から、モータ１０２へ流れる冷却水量と、ヒータコア１３に流入する冷却水量と、エンジン１１に流入する冷却水量と、電池スタック１０１側（あるいはラジエータ２４側）に流れる冷却水量と、の流量比率が０％〜１００％の範囲で調節するように構成してもよい。このように通路調節装置２５Ａは、流量調整バルブ、流路切り替えバルブ等で構成されている。
【０１１７】
次に、各機器に対して暖機要求があったときの熱輸送システムの各部の作動および発生させた熱の流れについて図１４を参照して説明する。
【０１１８】
電池スタック１０１に対する暖機を行う場合には、制御装置１２０は、インバータ２１のパワー素子２１０についての前述の発熱増大作動およびヒータ４０への通電の少なくともいずれか一方を行う処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。第２冷却水回路２０においては熱交換器１４０を流出した冷却水がバイパス通路３０を流れるように（図１４の破線矢印）通路調節装置２５Ａを制御する。さらに、モータ１０２等を流れずバイパス通路３０を流れてきた冷却水がバイパス通路２６を流れるように（図１４の実線矢印）サーモスタット２３が流路を切り替える。この処理により、熱交換器１４０内のパワー素子２１０やヒータ４０から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路３０、バイパス通路２６を通って電池スタック１０１で放熱される。そして、冷却水は、モータ１０２、ラジエータ２４等の他の機器で放熱されることなくインバータ２１に戻り、インバータ２１と電池スタック１０１の間の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱は電池スタック１０１に継続的に供給される。このようにして、電池スタック１０１の温度が昇温するようになり、電池スタック１０１の暖機が行われる。
【０１１９】
エンジン１１に対する暖機を行う場合には、制御装置１２０は、インバータ２１のパワー素子２１０についての前述の発熱増大作動およびヒータ４０への通電の少なくともいずれか一方を行う処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。第２冷却水回路２０においてはインバータ２１を流出した冷却水がバイパス通路２７を流れるように（図１４の破線矢印）通路調節装置２５Ａを制御し、第１冷却水回路１０においてはヒータコア１３を流出した冷却水がバイパス通路１８を流れるように（図１４の破線矢印）通路調節装置１４を制御する。さらに、バイパス通路１８を流れて第２冷却水回路２０に戻ってきた冷却水がバイパス通路２６を流れるように（図１４の実線矢印）サーモスタット２３が流路を切り替える。この処理により、熱交換器１４０内のパワー素子２１０やヒータ４０から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路２７を通ってエンジン１１で放熱される。そして、冷却水は、ヒータコア１３、バイパス通路１８、バイパス通路２６を順に流れて、インバータ２１に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はエンジン１１に継続的に供給される。このようにして、エンジン１１の温度が昇温するようになり、エンジン１１の暖機が行われる。
【０１２０】
走行用のモータ１０２に対する暖機を行う場合には、制御装置１２０は、インバータ２１のパワー素子２１０についての前述の発熱増大作動およびヒータ４０への通電の少なくともいずれか一方を行う処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。第２冷却水回路２０においてはインバータ２１を流出した冷却水が冷却水通路２８を流れるように（図１４の破線矢印）通路調節装置２５Ａを制御する。さらに、モータ１０２を流出した冷却水がバイパス通路２６を流れるように（図１４の実線矢印）サーモスタット２３が流路を切り替える。この処理により、熱交換器１４０内のパワー素子２１０やヒータ４０から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動して冷却水通路２８を通ってモータ１０２で放熱される。そして、冷却水は、バイパス通路２６を流れてインバータ２１に戻り、インバータ２１とモータ１０２の間の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はモータ１０２に継続的に供給される。このようにして、モータ１０２の温度が昇温するようになり、モータ１０２の暖機が行われる。
【０１２１】
車室内への暖房能力が不足しているときなどのヒータコア１３に対する暖機を行う場合には、制御装置１２０は、インバータ２１のパワー素子２１０についての前述の発熱増大作動およびヒータ４０への通電の少なくともいずれか一方を行う処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。第２冷却水回路２０においてはインバータ２１を流出した冷却水がバイパス通路２９を流れるように（図１４の破線矢印）通路調節装置２５Ａを制御し、第１冷却水回路１０においてはヒータコア１３を流出した冷却水がバイパス通路１８を流れるように（図１４の破線矢印）通路調節装置１４を制御する。さらに、バイパス通路１８を流れて第２冷却水回路２０に戻ってきた冷却水がバイパス通路２６を流れるように（図８の実線矢印）サーモスタット２３が流路を切り替える。この処理により、熱交換器１４０内のパワー素子２１０やヒータ４０から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路２９を通ってヒータコア１３で車室内に送風される空気に放熱される。そして、冷却水は、バイパス通路１８、バイパス通路２６を順に流れて、インバータ２１に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はヒータコア１３に継続的に供給される。このようにして、ヒータコア１３からの放熱量が増加するようになり、暖房能力の向上が行われる。
【０１２２】
本実施形態の熱輸送システムがもたらす作用効果について述べる。熱輸送システムは、熱交換器１４０で発生させた熱を、流体を介した輸送によって電池スタック１０１、モータ１０２、エンジン１１、およびヒータコア１３に供給する。この構成により、車両走行性の向上、低燃費が図れる拡張性に富んだ車両内の熱利用を実現できる。また、本熱輸送システムは、設置搭載性、部品低減、コスト面等において優れている。
【０１２３】
また、熱輸送システムは、パワー素子２１０およびヒータ４０がともに配置される熱交換器１４０と、暖機要求がある熱利用機器（電池スタック１０１およびモータ１０２）との両方を、冷却水が循環する同一の回路の途中に冷却水と熱交換するように備えている。熱交換器１４０で冷却水に与えられた熱は、冷却水の流通によって熱利用機器に供給される。この構成によれば、同一の回路中にモータ１０２および電池スタック１０１と熱交換器１４０とを配し冷却水を介した熱供給の経路が構築される。これにより、一系統の回路で実施できる簡単な構成によって、モータ１０２や電池スタック１０１の暖機を実現できる。
【０１２４】
（第３実施形態）
第３実施形態では、第１実施形態や第２実施形態の熱輸送システムの他の形態について図１５を用いて説明する。図１５は第３実施形態に係る熱輸送システムを模式的に示す構成図である。図１５において前述の第１実施形態および第２実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
【０１２５】
図１５に示すように、本実施形態の熱輸送システムは、第２実施形態の熱輸送システムに対して、第２冷却水回路２０の一部に、車室内空調装置に用いられる空調用冷凍サイクル５０の構成部品である蒸発器５４において冷媒が流れる冷媒通路に隣接させた冷却水通路を追加したものである。本実施形態の熱輸送システムは、この相違する構成により、蒸発器５４を流れる冷媒と第２冷却水回路２０を流れる冷却水との間で熱交換が行われるようになる。本実施形態の空調用冷凍サイクル５０は、少なくとも圧縮機５１、凝縮器５２、減圧装置５３および蒸発器５４を備え、これらを順に配管等により接続して構成されるサイクルである。
【０１２６】
また、第２冷却水回路２０に設けられる通路調節装置２５Ａは、冷却水が流下する通路をモータ１０２側、ヒータコア１３側、エンジン１１側、空調用冷凍サイクル５０側および電池スタック１０１側のいずれかに切り替えることができる。また、通路調節装置２５Ａは、熱交換器１４０から、モータ１０２へ流れる冷却水量と、ヒータコア１３に流入する冷却水量と、エンジン１１に流入する冷却水量と、空調用冷凍サイクル５０側および電池スタック１０１側（あるいはラジエータ２４側）に流れる冷却水量と、の流量比率が０％〜１００％の範囲で調節するように構成してもよい。
【０１２７】
また、図１５には図示していないが、空調用冷凍サイクル５０の蒸発器５４は、第１実施形態および第２実施形態と同様に、車両用空調装置の空調ユニットケース（図示せず）の内部に収納されていてもよい。この構成により、送風機５５による送風によって蒸発器５４を通過した空気は、ヒータコア１３にも通過可能となる。
【０１２８】
次に、各機器に対して暖機要求があったときの熱輸送システムの各部の作動および発生させた熱の流れについて図１５を参照して説明する。
【０１２９】
電池スタック１０１に対する暖機の要求がある場合については、制御装置１２０による制御、各部品の作動、および冷却水の流れは、前述の第２実施形態と同様である。
【０１３０】
空調用冷凍サイクル５０に対する暖機を行う場合には、制御装置１２０は、インバータ２１のパワー素子２１０についての前述の発熱増大作動およびヒータ４０への通電の少なくともいずれか一方を行う処理を実行する。さらに制御装置１２０は、第２冷却水回路２０の通路調節装置２５Ａおよびサーモスタット２３について、前述の電池スタック１０１の暖機時と同様の制御を行う。なお、空調用冷凍サイクル５０の暖機時には、空調用冷凍サイクル５０内の冷媒は循環されている。このような処理により、熱交換器１４０内のパワー素子２１０やヒータ４０から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路３０、バイパス通路２６を通って蒸発器５４で冷媒に対して放熱される。蒸発器５４において冷媒が加熱されることにより、冷凍サイクルの低圧側（減圧装置５３の出口から圧縮機５１の吸入口に至る冷媒通路に含まれる部位）における熱の放冷が促進されるようになり、車室内の暖房に寄与することができる。そして、冷却水は、モータ１０２、ラジエータ２４等の他の機器で放熱されることなくインバータ２１に戻り、インバータ２１と電池スタック１０１の間の経路を循環し続けて、冷却水によって運ばれた熱は空調用冷凍サイクル５０に継続的に供給される。このようにして、空調用冷凍サイクル５０の冷媒が昇温するようになり、空調用冷凍サイクル５０の暖機が行われる。
【０１３１】
また、図１５の蒸発器５４を凝縮器５２に置き換えた場合には、熱交換器１４０内のパワー素子２１０やヒータ４０から意図的に発生させた熱は、冷凍サイクルの高圧側（圧縮機５１の吐出口から減圧装置５３の入口に至る冷媒通路に含まれる部位）に供給されるようになる。この場合には、凝縮器５２において冷媒が加熱されることにより、冷凍サイクルの高圧側における熱の放冷が促進されるようになり、車室内の暖房に寄与することができる。
【０１３２】
また、前述の熱交換器１４０での熱供給を行わず、第２冷却水回路２０の冷却水をラジエータ２４で放熱させながら第２冷却水回路２０で循環させる制御を行った場合には、冷却水と空調用冷凍サイクル５０の冷媒とが熱交換することにより、空調用冷凍サイクル５０の冷媒を冷却でき、冷媒の冷却を要する場合に支援し、冷却を促進することができる。
【０１３３】
エンジン１１に対する暖機を行う場合には、制御装置１２０は、第２実施形態における説明と同様に作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
【０１３４】
走行用のモータ１０２に対する暖機を行う場合には、制御装置１２０は、第２実施形態における説明と同様に作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
【０１３５】
車室内への暖房能力が不足しているときなどのヒータコア１３に対する暖機を行う場合には、制御装置１２０は、第２実施形態における説明と同様に作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
【０１３６】
本実施形態の熱輸送システムがもたらす作用効果について述べる。熱輸送システムは、暖機可能な空調用機器として、車室内の空気調和するために動作する空調用冷凍サイクル５０を採用する。制御装置１２０は、空調用冷凍サイクル５０に対する暖機の要求を受けると、パワー素子２１０やヒータ４０からの意図的な発熱により、空調用冷凍サイクル５０に対して熱交換器１４０で発生した熱を供給する。
【０１３７】
この構成によれば、熱交換器１４０内部に配されたパワー素子２１０およびヒータ４０からの発熱を空調用冷凍サイクル５０に供給するシステムを構築されるため、空調用冷凍サイクル５０の冷媒に対して冷凍サイクル性能を向上させる熱源供給を実施することが可能になる。これにより、空調性能、低燃費および空調環境の快適性の向上が図れる制御を実施できる。また、空調への車両内の熱利用を低コストで実現できる。
【０１３８】
また、熱輸送システムは、暖機可能な機器として、空調用冷凍サイクル５０、電池スタック１０１、モータ１０２、エンジン１１、およびヒータコア１３を備えている。この構成により、車両走行性向上、空調環境向上が図れる拡張性に富んだ車両内の熱利用を実現できる。また、本熱輸送システムは、設置搭載性、部品低減、コスト面等において優れている。
【０１３９】
また、熱輸送システムは、パワー素子２１０およびヒータ４０が配された熱交換器１４０と、熱利用機器（モータ１０２、電池スタック１０１および空調用冷凍サイクル５０（蒸発器５４や凝縮器５２））との両方を、冷却水が循環する同一の回路の途中に冷却水と熱交換するように備えている。パワー素子２１０およびヒータ４０からの発熱は、冷却水を熱伝達媒体として熱利用機器に供給される。この構成によれば、同一の回路中にモータ１０２、電池スタック１０１および空調用冷凍サイクル５０と熱交換器１４０とを配し冷却水を介した熱供給の経路が構築される。これにより、流体が循環する一系統の回路という簡単な構成によって、モータ１０２、電池スタック１０１、空調用冷凍サイクル５０等の暖機を実現できる。
【０１４０】
（第４実施形態）
第４実施形態では、第１実施形態の熱輸送システムの他の形態について図１６を用いて説明する。図１６は第４実施形態に係る熱輸送システムを模式的に示す構成図である。図１６において前述の第１実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
【０１４１】
図１６に示すように、本実施形態の熱輸送システムは、第１実施形態の熱輸送システムに対して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０を電池スタック１０１に隣接配置または一体に配置したものである。
【０１４２】
電池スタック１０１に対する暖機を行う場合には、制御装置１２０は、第１実施形態における説明と同様に作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
【０１４３】
また、電池スタック１０１の暖機を行うときには、インバータ２１内部のパワー素子２１０を発熱増大作動させる制御に加え、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０のパワー素子についても発熱増大作動させる処理を実行してもよい。そして、制御装置１２０は、第２冷却水回路２０においては熱交換器１４０を流出した冷却水がバイパス通路２９を流れるように（図１６の破線矢印）通路調節装置２５を制御し、第１冷却水回路１０においてはヒータコア１３を流出した冷却水がバイパス通路１８を流れるように（図１６の破線矢印）通路調節装置１４を制御する。さらに、バイパス通路１８を流れて第２冷却水回路２０に戻ってきた冷却水がバイパス通路２６を流れるように（図１６の実線矢印）サーモスタット２３が流路を切り替える。
【０１４４】
以上の処理により、熱交換器１４０内のパワー素子２１０やヒータ４０から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路２９を通ってヒータコア１３で外部の空気に放熱され、送風部材１３０によって温風として電池スタック１０１に供給される。したがって、電池近傍のＤＣ／ＤＣコンバータ１１０のパワー素子と、熱交換器１４０内のパワー素子２１０やヒータ４０との両方から意図的に発生させた熱によって、各電池の温度が昇温するようになり、電池の暖機が促進される。
【０１４５】
エンジン１１に対する暖機を行う場合には、制御装置１２０は、第１実施形態における説明と同様の作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
【０１４６】
走行用のモータ１０２に対する暖機を行う場合には、制御装置１２０は、第１実施形態における説明と同様の作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
【０１４７】
車室内への暖房能力が不足しているときなどのヒータコア１３に対する暖機を行う場合には、制御装置１２０は、第１実施形態における説明と同様の作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
【０１４８】
本実施形態の熱輸送システムは、送風部材１３０による送風方向を第１の方向（電池を冷却する送風方向）と、第２の方向（電池を加温する送風方向）とに変更可能とすることによって、空気を介して電池スタック１０１を温度調節する構成を備える。この構成によれば、電池近傍のＤＣ／ＤＣコンバータ１１０のパワー素子を発熱増大作動および通常の作動にすることと合わせて、電池スタック１０１を冷却および加温することができる。したがって、暖機専用の機器を必要としないで電池の暖機および電池の冷却が行えるため、コスト面および低燃費面の向上が図れる。
【０１４９】
（第５実施形態）
第５実施形態では、第４実施形態の熱輸送システムの他の形態について図１７を用いて説明する。図１７は第５実施形態に係る熱輸送システムを模式的に示す構成図である。図１７において前述の第１実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
【０１５０】
図１７に示すように、本実施形態の熱輸送システムは、第４実施形態の熱輸送システムに対して、ヒータ４０を電池スタック１０１に一体であるＤＣ／ＤＣコンバータ１１０に対して隣接配置または一体に配置したものである。
【０１５１】
電池スタック１０１に対する暖機を行う場合には、制御装置１２０は、第４実施形態における説明と同様に作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
【０１５２】
また、電池スタック１０１の暖機を行うときには、インバータ２１内部のパワー素子２１０を発熱増大作動させる制御に加え、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０のパワー素子についても発熱増大作動させる処理や、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０に一体であるヒータ４０に通電する処理を実行してもよい。
【０１５３】
このような処理により、熱交換器１４０内のパワー素子２１０やヒータ４０から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路２９を通ってヒータコア１３で外部の空気に放熱され、送風部材１３０によって温風として電池スタック１０１に供給される。したがって、電池近傍のＤＣ／ＤＣコンバータ１１０のパワー素子と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０近傍のヒータ４０と、熱交換器１４０内のパワー素子２１０やヒータ４０と、から意図的に発生させた熱によって、各電池の温度が昇温するようになり、電池の暖機能力を一層向上させることができる。
【０１５４】
エンジン１１に対する暖機運転、走行用のモータ１０２に対する暖機運転、車室内への暖房能力が不足しているときなどのヒータコア１３に対する暖機運転を行う場合には、制御装置１２０は、第４実施形態における説明と同様の作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
【０１５５】
（第６実施形態）
第６実施形態では、第１実施形態の熱輸送システムの他の形態について図１８を用いて説明する。図１８は第６実施形態に係る熱輸送システムを模式的に示す構成図である。図１８において前述の第１実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
【０１５６】
図１８に示すように、本実施形態の熱輸送システムは、第１実施形態の熱輸送システムに対して、第２冷却水回路２０を廃止してインバータ２１、ヒータ４０等が含まれる熱交換器１４０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０およびモータ１０２をエンジン冷却水回路１０Ａに設けた点に特徴を有する。つまり、本熱輸送システムは、エンジン１１を冷却する冷却水が循環する第１冷却水回路１０による１系統の回路を利用したり、送風部材１３０による送風を利用したりすることによって暖機を必要とする各機器を暖機するシステムである。なお、本システムにおいてインバータ２１を構成するパワー素子２１０等の各部品は、エンジン冷却水が循環するときの使用温度に耐え得る耐熱温度を有している。
【０１５７】
本熱輸送システムは、このような特徴点を有することにより、モータ１０２とエンジン１１の互いの内部を連通させる連通路１９と、エンジン冷却水回路１０Ａに設けられた通路調節装置３１と、インバータ２１（熱交換器１４０）を流出した冷却水がエンジン１１に流入しないでヒータコア１３に流入するように接続されるバイパス通路３２と、を備えている。通路調節装置３１は、冷却水が流下する通路をエンジン１１やモータ１０２側、ヒータコア１３側のいずれかに切り替えることができる。また、通路調節装置３１は、熱交換器１４０から、エンジン１１やモータ１０２へ流れる冷却水量と、ヒータコア１３に流入する冷却水量と、の流量比率が０％〜１００％の範囲で調節するようにしてもよい。また、通路調節装置３１は、流量調整バルブ、流路切り替えバルブ等で構成されている。
【０１５８】
暖機要求があったときの熱輸送システムの各部の作動および発生させた熱の流れについて図１８を参照して説明する。
【０１５９】
電池スタック１０１に対する暖機を行う場合には、インバータ２１のパワー素子２１０についての前述の発熱増大作動およびヒータ４０への通電の少なくともいずれか一方を行う処理を実行する。さらに制御装置１２０は、熱交換器１４０を流出した冷却水がバイパス通路３２を流れるように（図１８の破線矢印）通路調節装置３１を制御する。さらにヒータコア１３を流れてきた冷却水がバイパス通路１７を流れてインバータ２１に戻ってくるように（図１８の実線矢印）サーモスタット１６が流路を切り替える。そして、制御装置１２０は、ヒータコア１３を通過した空気が電池スタック１０１に送風されるように、送風部材１３０を制御する。具体的には制御装置１２０は、送風部材１３０のファンの回転数を制御することにより行う。以上の処理により、熱交換器１４０内のパワー素子２１０やヒータ４０から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路３２を通ってヒータコア１３で外部の空気に放熱され、送風部材１３０によって温風として電池スタック１０１に供給される。したがって、熱交換器１４０内のパワー素子２１０やヒータ４０から意図的に発生させた熱の移動によって、各電池の温度が昇温するようになり、電池の暖機が行われる。
【０１６０】
エンジン１１に対する暖機を行う場合には、制御装置１２０は、当該発熱増大作動およびヒータ４０への通電の少なくともいずれか一方を行う処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。エンジン冷却水回路１０Ａにおいてインバータ２１を流出した冷却水が通路３３を流れるように（図１８の破線矢印）通路調節装置３１を制御する。さらにヒータコア１３を流れてきた冷却水がバイパス通路１７を流れてインバータ２１に戻ってくるように（図１８の実線矢印）サーモスタット１６が流路を切り替える。この処理により、熱交換器１４０内のパワー素子２１０やヒータ４０から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動して通路３３を経てエンジン１１で放熱される。そして、冷却水は、ヒータコア１３、バイパス通路１７を順に流れて、インバータ２１に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はエンジン１１に継続的に供給される。このようにして、エンジン１１の温度が昇温するようになり、エンジン１１の暖機が行われる。
【０１６１】
走行用のモータ１０２に対する暖機を行う場合には、制御装置１２０は、前述のエンジン１１に対する暖機の要求があったとき同様の制御を実施する。これにより、モータ１０２は連通路１９によってエンジン１１と連通しているため、冷却水がエンジン１１を流れるとともにモータ１０２にも流れるようになる。このようにして冷却水によって運ばれた熱はモータ１０２に継続的に供給され、モータ１０２の温度が昇温するようになり、モータ１０２の暖機が行われる。
【０１６２】
車室内への暖房能力が不足しているときなどのヒータコア１３に対する暖機を行う場合には、制御装置１２０は、当該発熱増大作動およびヒータ４０への通電の少なくともいずれか一方を行う処理を実行する。制御装置１２０は、インバータ２１を流出した冷却水がバイパス通路３２を流れるように（図１８の破線矢印）通路調節装置３１を制御する。さらにヒータコア１３を流れてきた冷却水がバイパス通路１７を流れてインバータ２１に戻ってくるように（図１８の実線矢印）サーモスタット１６が流路を切り替える。この処理により、熱交換器１４０内のパワー素子２１０やヒータ４０から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路２９を通ってヒータコア１３で車室内に送風される空気に放熱される。そして、冷却水は、バイパス通路１７を通ってインバータ２１に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はヒータコア１３に継続的に供給される。このようにして、ヒータコア１３からの放熱量が増加するようになり、暖房能力の向上が行われる。
【０１６３】
（第７実施形態）
第７実施形態では、第６実施形態の熱輸送システムの他の形態について図１９を用いて説明する。図１９は第７実施形態に係る熱輸送システムを模式的に示す構成図である。図１９において前述の第６実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
【０１６４】
図１９に示すように、本実施形態の熱輸送システムは、第６実施形態の熱輸送システムに対して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０をインバータ２１に一体する構造としないで、電池スタック１０１に対して隣接配置または一体に配置したものである。
【０１６５】
（第８実施形態）
第８実施形態では、第７実施形態の熱輸送システムの他の形態について図２０を用いて説明する。図２０は第８実施形態に係る熱輸送システムを模式的に示す構成図である。図２０において前述の第７実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
【０１６６】
図２０に示すように、本実施形態の熱輸送システムは、第７実施形態の熱輸送システムに対して、ヒータ４２を電池スタック１０１に対して隣接配置または一体に配置したものである。さらに、ヒータ４２は電池スタック１０１に対して送風部材１３０から近い他方側に配置されるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０と隣接して一体に配置されている。ヒータ４２は、ヒータ４０と同様の構成を有する電気作動式のヒータである。
【０１６７】
つまり、本熱輸送システムは、熱交換器１４０内のヒータ４０の発熱によって冷却水に移動させた熱量を、ヒータコア１３を介して温風として電池に供給する熱輸送経路と、電池スタック１０１に一体のヒータ４２の発熱およびＤＣ／ＤＣコンバータ１１０のスイッチング素子であるパワー素子の発熱増大作動による発熱を空気に移動させて温風として電池に供給する熱輸送経路と、によって電池スタック１０１の暖機を実施するものである。
【０１６８】
本熱輸送システムは、このような特徴点を有することにより、電池スタック１０１に対する暖機を行う場合にヒータ４２からの発熱を活用するときは、パワー素子２１０の発熱増大作動やヒータ４０への通電量を制御するとともに、ヒータ４２への通電量も制御し、両方のヒータからの発熱を電池に対して供給するようにする。これにより、熱交換器１４０内のパワー素子２１０やヒータ４０から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路３２を通ってヒータコア１３で外部の空気に放熱され、送風部材１３０によって温風として電池スタック１０１に供給される。さらに、当該温風には、電池スタック１０１の上流側に配されているヒータ４２からの発熱も加わるため、温風はヒータ４２を通過する際にさらに加熱されて、各電池の温度が昇温するようになり、電池の暖機能力を向上することができる。
【０１６９】
また、本熱輸送システムは、電池スタック１０１に対する暖機を行う場合にヒータ４２からの発熱およびＤＣ／ＤＣコンバータ１１０のパワー素子の発熱増大作動による発熱の少なくとも一方を活用するときは、ヒータ４０への通電量を制御するとともに、ヒータ４２への通電量や当該パワー素子の発熱増大作動を制御し、両方のヒータからの発熱やＤＣ／ＤＣコンバータ１１０のパワー素子の発熱を電池に対して供給するようにする。これにより、熱交換器１４０内のパワー素子２１０やヒータ４０から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路３２を通ってヒータコア１３で外部の空気に放熱され、送風部材１３０によって温風として電池スタック１０１に供給される。さらに、当該温風には、電池スタック１０１の上流側に配されているヒータ４２からの発熱やヒータ４２に隣接配置されるパワー素子の発熱も加わるため、温風は電池スタック１０１の上流側でさらに加熱されて、各電池の温度が昇温するようになり、電池の暖機能力を向上することができる。
【０１７０】
エンジン１１に対する暖機運転、走行用のモータ１０２に対する暖機運転、車室内への暖房能力が不足しているときなどのヒータコア１３に対する暖機運転を行う場合には、制御装置１２０は、第７実施形態における説明と同様の作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
【０１７１】
（第９実施形態）
第９実施形態では、第６実施形態の熱輸送システムの他の形態について図２１を用いて説明する。図２１は第９実施形態に係る熱輸送システムを模式的に示す構成図である。図２１において前述の第６実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
【０１７２】
図２１に示すように、本実施形態の熱輸送システムは、第６実施形態の熱輸送システムに対して、電池スタック１０１をエンジン冷却水回路１０Ｂに備え、電池スタック１０１を冷却水を介して温度調節する点に特徴を有する。
【０１７３】
本熱輸送システムは、このような特徴点を有することにより、インバータ２１（熱交換器１４０）を流出した冷却水がエンジン１１に流入しないでラジエータ１５側および電池スタック１０１側に流れるように接続されるバイパス通路３４を備えている。通路調節装置３１は、冷却水が流下する通路をエンジン１１やモータ１０２側、ラジエータ１５および電池スタック１０１側、ヒータコア１３側のいずれかに切り替えることができる。また、通路調節装置３１は、熱交換器１４０から、エンジン１１やモータ１０２へ流れる冷却水量と、ラジエータ１５または電池スタック１０１へ流れる冷却水量と、ヒータコア１３に流入する冷却水量と、の流量比率が０％〜１００％の範囲で調節するようにしてもよい。また、通路調節装置３１は、流量調整バルブ、流路切り替えバルブ等で構成されている。
【０１７４】
暖機要求があったときの熱輸送システムの各部の作動および発生させた熱の流れについて図２１を参照して説明する。電池スタック１０１に対する暖機を行う場合には、インバータ２１のパワー素子２１０についての前述の発熱増大作動およびヒータ４０への通電の少なくともいずれか一方を行う処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。エンジン冷却水回路１０Ｂにおいてインバータ２１を流出した冷却水がバイパス通路３４を流れるように（図２１の破線矢印）通路調節装置３１を制御する。さらにバイパス通路３４を流れてきた冷却水がバイパス通路１７を流れて電池スタック１０１に流入するように（図２１の実線矢印）サーモスタット１６が流路を切り替える。この処理により、熱交換器１４０内のパワー素子２１０やヒータ４０から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動してバイパス通路３４、バイパス通路１７を順に流れ、ラジエータ１５で放熱されずに電池スタック１０１で放熱される。そして、冷却水は、インバータ２１に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱は電池スタック１０１に継続的に供給される。このようにして、電池スタック１０１の温度が昇温するようになり、電池スタック１０１の暖機が行われる。
【０１７５】
エンジン１１に対する暖機運転、走行用のモータ１０２に対する暖機運転、車室内への暖房能力が不足しているときなどのヒータコア１３に対する暖機運転を行う場合には、制御装置１２０は、第６実施形態における説明と同様の作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
【０１７６】
（第１０実施形態）
第１０実施形態では、第９実施形態の熱輸送システムの他の形態について図２２を用いて説明する。図２２は第１０実施形態に係る熱輸送システムを模式的に示す構成図である。図２２において前述の上記各実施形態で説明した図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。
【０１７７】
図２２に示すように、本実施形態の熱輸送システムは、第９実施形態の熱輸送システムに対して、エンジン１１が備えられていない回路に暖機を必要とする熱利用機器（電池スタック１０１、モータ１０２、ヒータコア１３等）を備えた点に特徴を有する。本熱輸送システムは、車両の駆動のために内燃機関を必要としない自動車、例えば電気自動車、燃料電池自動車に適用される。
【０１７８】
本熱輸送システムは、このような特徴点を有することにより、熱交換器１４０を流出した冷却水が、モータ１０２に流入しないでラジエータ１５側または電池スタック１０１側に流れるように接続されるバイパス通路３４と、モータ１０２に流入しないでヒータコア１３に流れるように接続されるバイパス通路３２と、を備えている。
【０１７９】
暖機要求があったときの熱輸送システムの各部の作動および発生させた熱の流れについて図２２を参照して説明する。
【０１８０】
電池スタック１０１に対する暖機を行う場合、車室内への暖房能力が不足しているときなどのヒータコア１３に対する暖機を行う場合には、制御装置１２０は第９実施形態における説明と同様の作動を実行し、同様の作用効果が得られる。
【０１８１】
モータ１０２に対する暖機を行う場合には、制御装置１２０は、インバータ２１のパワー素子２１０についての前述の発熱増大作動およびヒータ４０への通電の少なくともいずれか一方を行う処理を実行する。さらに以下の処理を実行する。冷却水が流れる回路１０Ｃにおいて熱交換器１４０（インバータ２１）を流出した冷却水が通路３３を流れるように（図２２の実線矢印）通路調節装置３１を制御する。さらにモータ１０２およびヒータコア１３を流れてきた冷却水がバイパス通路１７を流れて電池スタック１０１に流入するように（図２２の実線矢印）サーモスタット１６が流路を切り替える。この処理により、熱交換器１４０内のパワー素子２１０やヒータ４０から意図的に発生させた熱は、冷却水に移動して最初にモータ１０２で放熱される。そして、冷却水は、ラジエータ１５を経ることなくインバータ２１に戻り、この一連の経路を循環し続け、冷却水によって運ばれた熱はモータ１０２に継続的に供給される。このようにして、モータ１０２の温度が昇温するようになり、モータ１０２の暖機が行われる。
【０１８２】
本実施形態の熱輸送システムは、走行用の駆動源として内燃機関を備えていない車両（例えば、電気自動車、燃料電池自動車）に適用されるシステムであり、冷却水が循環する一つの回路に暖機を必要とする各熱利用機器（電池スタック１０１、モータ１０２、ヒータコア１３等）を備える形態である。この構成によれば、走行用のモータ１０２を冷却するための回路を活用して、他の機器の暖機を可能とすることにより、熱輸送システムを簡単化することができ、当該熱の供給経路を要する設置スペースの低減化が図れる。したがって、コスト面および車両のエネルギー活用面に優れた熱輸送システムを提供することができる。また、この構成によれば、モータ１０２を通過する熱輸送媒体を電池またはヒータコア１３の暖機および冷却の両方に使用することができる。
【０１８３】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【０１８４】
例えば、上記実施形態において説明した構成および作動は、水または空気を介して加温される電池スタック１０１は、ハイブリッド自動車や電気自動車で使用される走行用のモータに対して電力を供給する電池、燃料電池自動車で使用される燃料電池等に広く適用されるものである。
【０１８５】
上記各実施形態において、回路中に配置された電池等の暖房要求を要する熱利用機器は、その配置箇所が回路中の図示される箇所に限定されるものではない。すなわち、当該機器は、発熱増大作動やヒータ通電による加熱によって発生された熱を供給可能な箇所に配置されていればよく、その配置箇所は任意である。
【０１８６】
また、上記実施形態において、前述の発熱増大作動等の発熱を行わず、第２冷却水回路２０の冷却水をラジエータ２４で放熱させながらエンジン１１に流通させて循環させる制御を行った場合には、第２冷却水回路２０の冷却水を活用してエンジン１１を冷却することができる。これによって、エンジン１１の冷却を要する場合に支援し、促進することができる。
【０１８７】
また、空気を介して電池を冷却する方式（いわゆる空冷方式）を採用する場合には、前述の発熱増大作動を行わず、第２冷却水回路２０の冷却水をラジエータ２４で放熱させながらヒータコア１３に流通させるとともに、送風部材１３０により電池に対して送風を行うことにより、第２冷却水回路２０の冷却水を活用して電池を冷却することもできる。
【符号の説明】
【０１８８】
１１…エンジン（熱利用機器）
１３…ヒータコア（熱利用機器）
２１…インバータ
４０…ヒータ
１０１…電池スタック（熱利用機器、電池）
１０２…モータ（熱利用機器）
１２０…制御装置
１４０…熱交換器
１４１…筐体
２１０…パワー素子（スイッチング素子）
【図１】
2010284045.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2010284045.tif 000011
【図１０】
2010284045.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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